專利名稱：圖像加熱設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于復(fù)印機(jī)、打印機(jī)或類似裝置等成像設(shè)備的一種圖像加熱設(shè)備，更具體地說，本發(fā)明涉及例如對一種定影設(shè)備由電磁感應(yīng)來實現(xiàn)加熱的設(shè)備，而作為圖像加熱設(shè)備的例子，周知是采用加熱輥型的。這種加熱系統(tǒng)的基本部件包括一個其中有加熱器的金屬定影輥以及一個壓觸于其上的彈性加壓輥，在這兩個輥之間形成有一個圖像定影輥隙，而記錄材料則通過此輥隙，通過加熱與加壓使色粉像定影于該記錄材料上。
但是對于這樣一種加熱輥，要使定影輥的表面達(dá)到定影溫度需經(jīng)一段很長的時間，這是由于定影輥有較大的熱容。為了能快速起動成像作業(yè)，定影輥面的溫度甚至在圖像加熱設(shè)備未運行時就必須保持在一預(yù)定溫度下。為此，近年來已將一種薄膜加熱型加熱設(shè)備投入實用，它包括一個固定的加熱器；一種熱阻膜，它是可動的并與此加熱器和一加壓部件作加壓接觸，以使此待加熱的部件通過該熱阻膜對加熱器作加壓接觸。利用這種薄膜型加熱設(shè)備，可以用到一種低熱容的加熱器。于是，與加熱輥型相比，這種薄膜型的加熱設(shè)備便能有利于節(jié)能和減少等待時間(快速起動)。由于能夠快速起動，就不需在非印制作業(yè)期間預(yù)熱(熱備用狀態(tài))，因而可以從總體上省能。
但是這種薄膜加熱型涉及以下幾個問題
(1)在為了提高耐用性與操作速度等向使用高剛性的厚膜時，就會使導(dǎo)熱不良而加大薄膜的熱容，從而妨礙了快速加熱。換言之，厚膜形成了妨礙從加熱器到記錄材料的熱傳輸，不利于省能和快速起動。
(2)要是上述的膜很薄，就缺乏充分的剛性，結(jié)果便需要控制此膜的移動，因而使設(shè)備由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜而龐大。
(3)由于所需的熱阻性質(zhì)使此薄膜材料的選擇受到限制。樹脂膜具有較高的隔熱性質(zhì)而使熱積聚于膜內(nèi)，結(jié)果會讓所要求的膜的內(nèi)部部件具有熱阻。于是要用受到限制的和昂貴的材料。
為此，本發(fā)明人等業(yè)已開發(fā)了一種電磁感應(yīng)型薄膜加熱設(shè)備，其中的薄膜本身能產(chǎn)生熱而不會干擾熱傳輸，這樣，如同美國專利系列號323789中所提出過的，能改進(jìn)熱效率。
在此系統(tǒng)中，磁場發(fā)生裝置包括著例如磁心金屬與勵磁線圈，用勵磁電流產(chǎn)生可變磁場。對此線圈施加高頻電流來產(chǎn)生磁場，其中使一薄膜形式的導(dǎo)電件(磁感應(yīng)材料，磁場吸收感應(yīng)材料)運動，得以重復(fù)地產(chǎn)生和消除磁場。這樣就在此薄膜的導(dǎo)電層中產(chǎn)生了渦流電流。此渦流電流為導(dǎo)電層的電阻轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?焦耳熱)，使此與待加熱部件緊密接觸的薄膜產(chǎn)生熱。
這就是說，當(dāng)變化中的磁場橫切導(dǎo)電層時，在此薄膜的導(dǎo)電層中就產(chǎn)生渦流電流，而產(chǎn)生出干擾此磁場變化的磁場。此渦流電流由薄膜導(dǎo)電層的表面電阻產(chǎn)生出加熱此薄膜導(dǎo)電層的熱，而此熱量正比于此薄膜電阻。
于是，上述的熱是直接產(chǎn)生在薄膜表面的相鄰處，因而能快速地加熱而與此薄膜底層的熱容或熱導(dǎo)率無關(guān)。此外，這樣的快速加熱也能在與薄膜厚度無關(guān)的條件下實現(xiàn)。
這樣就能加大薄膜底層的剛性與厚度來改進(jìn)穩(wěn)定性與作業(yè)速度，而不影響節(jié)能與快速起動。
但是，先有技術(shù)的電磁感應(yīng)型加熱系統(tǒng)涉及以下幾個問題。
(1)由于勵磁線圈所環(huán)繞的芯子金屬是整體模制的，因而難以在縱向上調(diào)節(jié)熱的產(chǎn)生。
(2)于是當(dāng)用于安全目的的熱開關(guān)、溫度保險絲或另一種溫度探測件設(shè)置在前述輥隙(熱產(chǎn)生區(qū))中時，熱會從這類測溫元件上逸散，造成局部加熱欠缺，使得輥隙中測溫元件位置處發(fā)生定影不適當(dāng)。
(3)輥隙端部的熱輻射量大于其中央部分的，因而應(yīng)用于待加熱部件上的熱量不均勻，導(dǎo)致端部加熱不充分或定影不充分，使得在中央部分有色粉偏移到薄膜上。
為此，本發(fā)明的首要目的在于提供這樣一種圖像加熱設(shè)備，其中使得在垂直于導(dǎo)電件運動方向的方向中所產(chǎn)生的熱分布是均勻的，而得以防止局部的加熱欠缺。
本發(fā)明的另一個目的在于提供這樣一種圖像加熱設(shè)備，其中環(huán)繞有勵磁線圈的金屬芯是可調(diào)的。
本發(fā)明的再一個目的在于提供這樣一種圖像加熱設(shè)備，其中的金屬芯在垂直于導(dǎo)電件的運動方向的方向上分為第一與第二部分。
本發(fā)明的再一個目的在于提供這樣一種圖像加熱設(shè)備，其中的金屬芯材料在垂直于導(dǎo)電件運動方向的方向上的第一部分與第二部分中是不同的。
本發(fā)明的再一個目的在于提供這樣一種圖像加熱設(shè)備，其中在垂直于導(dǎo)電件運動方向的方向上的第一部分與第二部分中，到此金屬芯的導(dǎo)電件的距離是不同的。
本發(fā)明的再一個目的在于提供這樣一種圖像加熱設(shè)備，其中金屬芯導(dǎo)電件在運動方向中的寬度，在垂直于導(dǎo)電件運動方向的方向上的第一與第二部分中是不同的。
本發(fā)明的再一個目的在于提供這樣一種圖像加熱設(shè)備，其中金屬芯的導(dǎo)電件在運動方向中的位置，于垂直于導(dǎo)電件運動方向的方向中的第一與第二部分內(nèi)是不同的。
本發(fā)明上述的和其它的目的、特點與優(yōu)點，將通過對照附圖來考慮下述實施例的描述中獲得更清楚的理解。


圖1是本發(fā)明一實施例的設(shè)備的示意圖。
圖2是用作磁場發(fā)生裝置的磁性線圈的示意性透視圖。
圖3是圖2中所示元件的示意性頂視圖。
圖4(a)是金屬芯不具有界面時，輥隙(熱發(fā)生區(qū))縱向中熱發(fā)生量的曲線圖；圖4(b)是金屬芯具有界面時，輥隙縱向中所產(chǎn)生的熱量的曲線圖。
圖5是另一實施例中勵磁線圈與芯件的示意性頂視圖。
圖6是在本發(fā)明實施例2的設(shè)備中的勵磁線圈與芯件的頂視平面圖。
圖7是另一實例中的勵磁線圈與金屬芯的示意性頂視平面圖。
圖8是本發(fā)明實施例3的設(shè)備中的勵磁線圈與金屬芯的示意性頂視平面圖。
圖9是依據(jù)另一實例的勵磁線圈與金屬芯的示意性頂視平面圖。
圖10是實施例4的設(shè)備中的芯件布置的示意性側(cè)視圖。
圖11是本發(fā)明實施例5中勵磁線圈與金屬芯的示意性頂視平面圖。
圖12是實施例6的設(shè)備中的勵磁線圈與芯件的示意性頂視平面圖。
圖13內(nèi)，(a)是實施例7的設(shè)備中的勵磁線圈與芯件的示意性頂視平面圖，(b)示明一種U形芯件，而(c)示明一種E型芯件。
圖14的(a)與(b)是實施例8設(shè)備中磁場產(chǎn)生裝置的分解透視圖。
圖15是另一實施例的加熱設(shè)備的示意性視圖。
圖16中(a)、(b)與(c)是又一些實施例的加熱設(shè)備的示意性視圖。
圖17示明一種成像設(shè)備。
參看圖17，其中示明了用到本發(fā)明一實施例的圖像加熱設(shè)備的一種成像設(shè)備。
首先結(jié)合圖17描述成像設(shè)備的一般布置。
在此實施例中，成像設(shè)備是利用了電子照相術(shù)的激光打印機(jī)。
參考數(shù)號21表明起到載像件(第一載像件)作用的轉(zhuǎn)鼓型電子照相光敏件/光敏鼓)。此光敏鼓21受驅(qū)動依預(yù)定圓周速度(處理速度)沿標(biāo)出的順時針方向轉(zhuǎn)動。在此轉(zhuǎn)動中，鼓面由一初始充電器22均勻充電到一預(yù)定負(fù)電位的暗電位VD。
激光束23產(chǎn)生一依據(jù)時間序列電數(shù)字像素信號調(diào)制的激光束L，此信號指出了由圖像讀出器(字處理機(jī)、計算機(jī)等等，未示明)一類主機(jī)提供的所需圖像信息。由初始充電器22均勻充電至負(fù)極性的光敏鼓21的表面曝露在掃描的激光束下，使得在此曝光區(qū)的電位的絕對值減少到一明電位VL，于是便形成了一個與在轉(zhuǎn)動中的光敏鼓21上所需圖像信息一致的靜電潛像。
然后，通過使色粉充電到負(fù)極性的逆顯影，由顯影裝置24使此潛像顯影(色粉沉積在曝露在激光束下的區(qū)域上)。
顯影裝置24包括一可旋轉(zhuǎn)的顯影筒24a，在此筒的外周面上涂有薄薄的一層充電到負(fù)極性的色粉。此色粉層面朝光敏鼓21的表面。筒24a供應(yīng)有一顯影偏壓VDC，它在絕對值上小于暗電位VD而大于明電位VL，因而色粉從筒24a上只轉(zhuǎn)移到鼓21的明電位VL部分，使?jié)撓癯蔀榭梢姷?逆顯影)。
另一方面，碼在供紙盤25上的記錄材料(第二載像件，轉(zhuǎn)印材料)P便逐一地由引紙輥26送出。記錄材料P由一對定位輥28并沿著一預(yù)轉(zhuǎn)印導(dǎo)向件29，順著一送紙導(dǎo)引件，并與光敏鼓21的轉(zhuǎn)動適時地同步，送至一形成在由電源31供給有轉(zhuǎn)印偏壓的轉(zhuǎn)印輥(轉(zhuǎn)印件)與光敏鼓21間的圖像轉(zhuǎn)印隙部中。這樣，色粉像便相繼地從鼓21的表面轉(zhuǎn)印到記錄材料P上。轉(zhuǎn)印輥30的電阻最好為108—109ohm·cm。業(yè)已通過轉(zhuǎn)印位置32的記錄材料P從鼓21的表面上分離開，沿著一送紙導(dǎo)引件引至一圖像定影設(shè)備(圖像加熱設(shè)備)35上。在定影設(shè)備35中，使轉(zhuǎn)印的色粉像定影，而將一打印件排送到一排送盤36上。
記錄材料已然分離之后的鼓21的表面由清潔裝置33清潔，除去上面的余留色粉等，供下一個成像操作用。
下面描述此圖像加熱設(shè)備。
實施例1(圖1—5)(1)一般布置圖1示明根據(jù)本發(fā)明實施例1的電磁感應(yīng)型圖像加熱設(shè)備。參考數(shù)號1指一個有大致呈槽形剖面且面向上的薄膜內(nèi)側(cè)的導(dǎo)承。導(dǎo)承1由液晶聚合物，酚醛樹脂或類似材料制成。此導(dǎo)承1內(nèi)設(shè)有一繞在一芯件(鐵芯金屬件)上的勵磁線圈3，用作磁場(磁通)產(chǎn)生裝置。導(dǎo)承1上有一個滑板，它粘合在一可接觸到一后面將予描述的薄膜4的部分上。
由導(dǎo)承1、芯金屬件2與勵磁線圈3構(gòu)成的電磁感應(yīng)加熱組件是一個細(xì)長件，它沿著與待加熱的材料)或薄膜4的運動方向正交(垂直)的方向延伸。芯件2分成沿著至少一個方向排列的多個部分。
在組件1、2與3之外，松弛地伸延著一個起著導(dǎo)電件(加熱件)作用的循環(huán)(柱狀的無縫的)熱阻膜4。
參考數(shù)號5指一加壓輥，包括一金屬芯，上面涂有硅酮橡膠，氟橡膠等。加壓輥5由一未示明的支承裝置與推壓裝置以一預(yù)定壓力推向?qū)С?的底面，而把薄膜4夾于其間。
加壓輥5由驅(qū)動裝置帶動依指出的反時針方向轉(zhuǎn)動。通過輥5的轉(zhuǎn)動，由此輥的外側(cè)面與膜間的摩擦給此膜4施加轉(zhuǎn)動力，使得薄膜4在導(dǎo)承1的外側(cè)轉(zhuǎn)動同時與導(dǎo)承1的底面接觸。
最好將油脂一類潤滑劑涂布到導(dǎo)承1的底面與膜4的內(nèi)側(cè)之間。膜4(導(dǎo)電件)包括一種由聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、PEEK、PES、PPS、PEA、PTFE、FEP或類似材料的熱阻樹脂形成的一種循環(huán)膜的厚10—100μm的底層4a以及一外側(cè)導(dǎo)電層4b(在可與待加熱部件接觸的一側(cè))，它是鋯或鈷層或在它的上面鍍有1—100μm的鎳、銅、鉻或其它的金屬層。在導(dǎo)電側(cè)4b的自由側(cè)表面，將具有高熱阻率與高的色粉可分離性的最外層(表面層)的PFA、PTFE、FEP、硅酮樹脂等(它們可以混合使用或作為單一材料使用)設(shè)置作為一分離層4c。也即共有三層結(jié)構(gòu)。在此例中，膜底層4a與導(dǎo)電層4b是不同的層，但膜底層4a本身可以是導(dǎo)電層。
此薄膜的導(dǎo)電層4b通過從一未示明的勵磁電路將電流加到勵磁線圈3上，由電感應(yīng)加熱而產(chǎn)生熱。
設(shè)有一熱敏電阻6作為測溫元件來探測加壓輥5的表面溫度。施加到勵磁線圈3上的電流即根據(jù)熱敏電阻6測出的溫度進(jìn)行控制。當(dāng)加壓輥5的溫度低時，從而熱敏電阻6探測出低溫，而勵磁的平均功率和最大功率之比增加，另一方面，當(dāng)此探測出的溫度數(shù)高，勵磁的上述比值便減小。熱敏電阻6可以設(shè)在于導(dǎo)承1(相地于薄膜4)的非滑動面上或是芯件2的上面。
設(shè)有溫度保險絲、熱開關(guān)等一類裝置7，在發(fā)生過熱時停止向勵磁線圈3供電。
通過轉(zhuǎn)動加壓輥5，薄膜4轉(zhuǎn)動，由此使電流由勵磁電路供給于勵磁線圈3。這樣，薄膜4的導(dǎo)電層便產(chǎn)生了熱。然后，記錄材料P(待加熱件)便引入到輥隙N中。此記錄材料P與膜4的表面接觸，它們相互在一起通過輥隙N。于是，由電磁感應(yīng)所產(chǎn)生薄膜4的熱量便加到記錄材料P上，使未定影的色粉像T成為已定影像T。通過輥隙N后的記錄材料P便自膜4表面分離。
(2)加熱原理從勵磁電路將AC(交流)電流供給于勵磁線圈3，由此線圈3周圍重復(fù)地產(chǎn)生和消除著由H指出的電磁通量。通過芯2構(gòu)成為可使磁通H橫切膜4的導(dǎo)電層(件)4b。
當(dāng)著變磁場橫切此導(dǎo)電件時，在此導(dǎo)電層中便產(chǎn)生了渦流電流而得以防止磁場改變。此渦流電流由箭頭A標(biāo)明。絕大部分渦流由于表面效應(yīng)而在導(dǎo)電層4b的線圈3的側(cè)面中同心地流動，因此所產(chǎn)生的熱與膜4的導(dǎo)電層4b的表面電阻Rs成正比。
由角數(shù)率ω、導(dǎo)磁率μ與比電阻ρ所提供的相對于表面深度的表面電阻Rs為δ=2ρ/ωμ]]>Rs=ρ/δ=ωμρ/2]]>在膜4的導(dǎo)電層4b′中產(chǎn)生的電功率ρ為PaRS∫|If|2ds]]>式中的If為通過膜4的電流。
因此，可以通過加大Rs或If來增大電能，使得能增加產(chǎn)生的熱量。為了提高Rs，可以加大頻率ω或采用具有高導(dǎo)磁率μ或高比電阻ρ的材料。
從上面所述可知，要是把非磁性金屬用于導(dǎo)電層4b中是難以加熱的。但當(dāng)導(dǎo)電磁4b的厚度t小于表皮層的深度δ，則Rs＝ρ/t因此，加熱是可能的。
應(yīng)用于勵磁線圈3上的AC電流頻率最好為10—500KHz。高于10KHz時，導(dǎo)電層4b的吸收效率便增加，低于500KHz時，就能利用價廉的勵磁電流。
要是上述頻率不小于20KHz，則它高于可聽見的范圍，因而在供電過程不會產(chǎn)生噪聲，要是它不小于200KHz，此勵磁電路的損耗很小，因而對外界的輻射噪聲也小。
當(dāng)把10—500KHz的AC電流加到導(dǎo)電層4b上時，表面(表皮)深度約為數(shù)μm至數(shù)百μm。
要是讓導(dǎo)電層4b的厚度小于1μm，此導(dǎo)電層4b只吸收極少量的電能，結(jié)果造成很低的能量效率。
另一個問題是，漏泄的磁場使其它金屬部件被加熱。
在另一方面，當(dāng)導(dǎo)電層4b的厚度超過100μm吋，膜4的剛性太高，在導(dǎo)電層4b中有熱傳導(dǎo)，結(jié)果難以使分離層4c保溫。
因此，導(dǎo)電層4b的厚度是1—100μm。
為了提高導(dǎo)電層4b產(chǎn)生的熱量，使If加大。為此，加大線圈3產(chǎn)生的磁通或增大此磁通的變化。于是便增多線圈3的繞組數(shù)，或使線圈3的芯子2的金屬料是高導(dǎo)磁率并具有低的剩余磁通密度的，例如鋯氧體或鎳鐵合金等。當(dāng)此薄膜的導(dǎo)電層的電阻太低時，由渦流電流來產(chǎn)生熱的效率便會降低，因而導(dǎo)電層4b的體積電阻率在20℃以下最好不小于1.5×10-8ohm·m。
在此實施例中，膜4的導(dǎo)電層4b是通過電鍍形成，但也可用真空蒸鍍、濺射或類似方法形成。在后幾類方法下，導(dǎo)電層4b可以由不能經(jīng)電鍍形成的鋁或金屬氧化物合金制成。但是，為了獲取足夠的膜厚，電鍍方法是方便的，因而當(dāng)需要2—200μm的層厚時，最好用電鍍。
例如，當(dāng)利用鐵、鈷、鎳一類鐵磁材料或具有高導(dǎo)磁率的類似材料時，由勵磁線圈3產(chǎn)生的電磁能易被吸收，因而提高了加熱效率，降此還減少了磁能的外泄，因而減少了對外部裝置的影響。在這類材料中則最好采用高電阻率的。
薄膜4的導(dǎo)電層不限于金屬的，而是可以將導(dǎo)電的高導(dǎo)磁率的晶須顆粒分散到粘合材料中，用來將表面分離層粘合到低熱導(dǎo)率的和導(dǎo)電的底料上來提供此種導(dǎo)電層。
例如，可以按下述方式來提供這種導(dǎo)電層，即把一種粘合材料分散到導(dǎo)電顆粒的混合物中，這類導(dǎo)電顆粒例如有碳或類似材料的顆粒，以及鎂、鈦、鉻、鐵、銅、鈷、鎳等的顆粒，或是鐵氧體(上述材料的合金)的顆?；蚓ы毣蚴撬鼈兊难趸?。
如上所述，由于熱是由薄膜4表面層的鄰域內(nèi)直接產(chǎn)生，因而能夠快速加熱而不影響薄膜底層4a的熱導(dǎo)率或熱容。
此外，由于這里的加熱不取決于膜4的厚度，即使底料4a增厚到用來提高此薄膜4的剛性以提高操作速度時，也能快速升溫到定影溫度。
由于底層件4a是低導(dǎo)熱率的樹脂材料，絕熱性能就可，而得以對此薄膜內(nèi)的線圈或類似部件等大熱容件提供隔熱，因而熱損耗很低，而能量效率可以提高，即使在連續(xù)打印時也是如此。此外，熱并不傳送給線圈3，因為線圈3的性能不會降低。
此加熱設(shè)備中的溫升對應(yīng)于熱效率的提高而得到抑制，因而當(dāng)此加熱設(shè)備用在電子照相設(shè)備或其他的成像設(shè)備中的圖像加熱定影裝置中時，可以減小對成像工作段的影響。
(3)磁場產(chǎn)生裝置2與3與金屬芯2(圖2—4)本實施例的磁場產(chǎn)生裝置2或3的金屬芯(鐵芯)2，如圖與3所示，在橫切(正交)薄膜4輸送方向與記錄材料)(待加熱件)輸送方向的方向中，分成第一與第二芯件2a與2b。在分開的芯件2a與2b之間，設(shè)有與它們相互接觸的外表面I。
在此實施例中，記錄材料P沿著一個側(cè)部的參考線O—O輸送。P1與P2分別表明大、小寬度記錄材料的紙頁通過范圍。P3是當(dāng)采用小尺寸紙頁時的不通過范圍。分開的芯件2a和2b間的界面I所在位置基本上相當(dāng)于小尺寸紙頁與參考線O—O相對的紙頁端。
通過在分開的芯件2a與2b間提供界面I，芯件2a與2b間的導(dǎo)熱性與沒有界面(未分割開)的情形相比變差了。因此，這種導(dǎo)熱性便從對應(yīng)于第二芯件2b的不通過范圍P3到對應(yīng)于所分割的第一芯件2a的紙頁通過范圍變劣。
芯件2a與2b的材料是鐵磁性材料，因而隨著芯件2b所產(chǎn)生的磁通減少而升溫，使得此第二芯件的自發(fā)磁化能力下降。
于是，由于所產(chǎn)生的熱減少，導(dǎo)電層4b中所感生的渦流電流也減少。這就是說，沒有界面I時，圖4(a)中不通過范圍P3中的熱便容易傳遞給短尺寸的紙頁通過范圍P2，結(jié)果使得與此紙頁通過范圍中參考線O—O相對的金屬芯件的溫度升高。這樣就使得與參考線O—O相對區(qū)域中所產(chǎn)生的熱減少，因而在處理小尺寸紙頁的情形，就會在這一與參考線相對區(qū)域中使圖像定影不正常。
在設(shè)置了界面I時，界面I的熱導(dǎo)率很低，因此能提供隔熱效應(yīng)。如圖4(b)所示，可以防止在與小尺寸紙頁通過區(qū)P2中參考線相對的區(qū)域中減少所產(chǎn)生的熱。通過在芯件2a與2b間設(shè)置界面I，在不通過范圍P3中由于不存在紙頁造成的溫度升高導(dǎo)致的升溫影響不會傳遞給紙頁通過范圍P2，這樣，對于小尺寸的紙頁，會在紙頁通過區(qū)P2中產(chǎn)生均勻的熱發(fā)生量。
如圖5所示，金屬芯2可分成三部分或更多的部分21—2n。。
在圖5中，分割出的芯件21—2n具有基本相同的尺寸，但這種尺寸和/或構(gòu)型是可以根據(jù)所計劃的用途而不同。
在此實施例中，紙頁通過的參考線設(shè)在一個橫向邊緣處，但此參考線也可以設(shè)在橫向?qū)挾鹊闹行?。簡單地說，可以對應(yīng)于小尺寸的紙頁的邊緣設(shè)置界面I，因而這種界面的個數(shù)或位置是不受限制的。
實施例2(圖6與7)圖6與7是根據(jù)本發(fā)明實施例2的線圈與芯件的頂視平面圖。
在此實施例中，為了補償在輥隙(熱產(chǎn)生區(qū))縱向端的放熱，增加了在此端部中所產(chǎn)生的熱量。為此，使金屬芯第二部分中端部2d與2d處的材料與其余部分(第一部分，金屬芯2c)的不同而能夠產(chǎn)生出較高的磁通密度H。換句話說，使金屬芯2d中的磁通密度高于金屬芯2c中的。這樣便可對前述端部的熱放射進(jìn)行補償，在整個紙頁通過區(qū)上提供均勻的溫度分布。至于其它部件的結(jié)構(gòu)則與實施例1中的相同。
與圖5類似，圖6中的結(jié)構(gòu)可使此金屬芯分成若干部分21—2n。
在圖7中，金屬芯2是由尺寸與形狀都相同的芯件21—2n組成，但它也可由不同尺寸和/或形狀的芯件組成。
在此實施例中，金屬芯的材料作了部分改變來補償熱量，金屬芯的材料可以部分地改變來有效地改變溫度分布，或者也可使金屬芯由三種或更多種金屬組成。
至于金屬芯的材料，最好是使用鐵、鐵氧體、鐵鎳合金等，但此種材料并無限制，只要能產(chǎn)生磁通H的即可。此外，各個金屬芯的形狀也不受限制。
實施例3(圖8與9)圖8和9是線圈與金屬芯的頂視平面圖。
在此實施例中，當(dāng)具有大熱容的部件例如溫度保險絲、熱開關(guān)等與鄰近輥隙的部分接觸時，熱便移向這樣的部件上，但移去的熱能要得到補償。為此，如圖8所示，將對應(yīng)于此種部件所接觸位置處的第二金屬芯部分2f構(gòu)造成，能產(chǎn)生較金屬芯另一部分2e(第一部分)有更大的磁通H。
這樣，逸散到此種部件上的熱量便受到補償，而得以在整個的紙頁通過區(qū)上提供均勻的溫度分布。
此設(shè)備的其它結(jié)構(gòu)與實施例1中的相同。
與圖5類似，圖8的金屬芯2可以分為如圖9所示的若干部分21—2n。
在圖9中，所分割出的金屬芯21—2n具有相同的尺寸與構(gòu)型，但它們是允許具有不同的尺寸與構(gòu)型的。
在此實施例中，金屬芯的磁通是變化的，以補償不足的熱量，但金屬芯的材料可以改變來有效地改變溫度分布，而且這種金屬芯可以由三或更多種材料制成。至于此金屬芯所用的材料，最好是使用鐵、鐵氧體、鐵鎳合金等，但也可采用能產(chǎn)生磁通H的其它材料。各個金屬芯的構(gòu)型是不受限制的。
實施例4(圖10)圖10是此實施例中所用金屬芯的側(cè)視圖。
在此實施例中，除金屬芯的構(gòu)型與布置外，其余結(jié)構(gòu)均與實施例1中的相同。
磁場產(chǎn)生裝置2與3的金屬芯2和薄膜4的導(dǎo)電層4b間的距離a要能使得，導(dǎo)電層4b每單位面積的磁通密度隨此距離的減小而增加，因而此磁通密度隨此距離的增加而減小，這樣，通過調(diào)節(jié)金屬芯2與導(dǎo)電層4b間的距離，便可感生出渦流電流，由此而能調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的熱量。
根據(jù)此實施例，在輥隙N端部處的熱輻射得到補償，此外，這種熱逸散到與輥隙鄰區(qū)相接觸的溫度保險絲與恒溫槽等一類大熱容量的部件。為此，如圖10所示，使金屬芯2沿縱向分成多個部分21—2n，同時，從薄膜4導(dǎo)電層4b到端部處的金屬芯21—2n以及到對應(yīng)于接觸部B的芯件25的距離，均使它們小于相對于其它芯件的距離。這樣就能在整個輥隙的縱向長度上使產(chǎn)生的熱保持均勻分布。在導(dǎo)電層與金屬芯之間的距離a在0.001mm—10mm的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
在此實施例中，金屬芯2是由尺寸與構(gòu)型都相同的亞芯件21—2n構(gòu)成，但是這些亞芯件可以有不同的尺寸和/或構(gòu)型的。在此實施例中，這些亞芯件的材料是相同的，但它們可以采用不同的材料。
此實施例是用來補償熱量的不足，但此實施例可用來有效地改變溫度分布。可對此種金屬芯采用兩或多種材料。這類材料最好是鐵、鐵氧體、鐵鎳合金等，但也可采用能產(chǎn)生磁通H的其它材料。各個芯件的構(gòu)型無限制。
實施例5(圖11)圖11是根據(jù)實施例5的線圈與金屬芯的頂視平面圖。
由同一勵磁線圈3所產(chǎn)生的磁通隨金屬芯橫剖面積的加大而增大。
在此實施例中，于是如圖11所示，金屬芯2分成多個部分21—2n，同時使金屬芯的橫剖面積在端部的金屬芯21，2n中的較大，而在金屬芯25中的則與大的熱容量部件的接觸部B相對應(yīng)。換句話說，在薄膜運動方向中所測量的金屬芯的寬度，在端部與B部中的較在其它部分中的大。其它結(jié)構(gòu)與實施例1中的相同。
這樣，輥隙端部的熱輻射便能補償，同時，在大熱容部件接觸部分逸散的熱也能補償，因而能取得與實施例4中相同的效益。
這一實施例是用來補償熱量不足的，但也可用來有效地改變溫度分布。可用兩或多種材料來構(gòu)成金屬芯。這類材料最好用鐵、鐵氧體、鐵鎳合金等，但也可采用能采生磁通H的其它材料。各個金屬芯的構(gòu)型不受限制。
至于用來調(diào)節(jié)磁通H的另一種方法，可以是去改變金屬芯相對于導(dǎo)電膜的方向。于是對上面所述及的，在構(gòu)型、材料與布置(包括方向)方面都不受限制。
實施例6(圖12)圖12是實施例6的線圈與金屬芯的頂視圖。
通過改變金屬芯2重疊到輥隙N上的面積，可以改變輥隙中產(chǎn)生的熱量。
考慮到上述事實，在此實施例中，如圖12所示，金屬芯2于縱向中分成許多部分21—2n。上述重疊面積在包括著端部芯件(21和2n)和對應(yīng)于大熱容部件接觸部的芯件25的第一部分中，要比在其余這些分割芯件構(gòu)成的第二部分中的加大。更具體地說，此第二種芯件在薄膜的運動方向中的位置與第一種芯件相比，更深入到輥隙的內(nèi)部。
各個分割的芯件21—2n具有相同的構(gòu)型和相同的材料。其它結(jié)構(gòu)與實施例1中的相同。
這樣，加熱輥隙N中的所產(chǎn)生的熱量對于各個芯件是可以改變的，盡管它們的磁通密度可以相同。于是可以取得與實施例5中相同的效益。
此實施例的結(jié)構(gòu)是用來補償熱量的不足，但此實施例也可用來有效地改變溫度分布?？蓪苫蚨喾N材料用于這種或這些芯件。這類材料最好用鐵、鐵氧體、鐵鎳合金等，但也可采用能產(chǎn)生磁通H的其它材料。各個芯件的構(gòu)型并無限制。可以用改變芯件相對于導(dǎo)電層4b的方向作為調(diào)節(jié)磁通密度的方法。這樣，構(gòu)型、材料與布置形式(包括方向)都不受限制。
在上述實施例1至6中，磁場的方向垂直到薄膜4上，但此磁場也可由外部線圈依平行于此薄膜表面的方向加到導(dǎo)電層4b之內(nèi)。
要是用所具有的居利溫度乃是定影所需溫度的材料來構(gòu)成導(dǎo)電層4b時，它的比熱當(dāng)此溫度達(dá)到居利溫度時就會增加，因而能夠?qū)崿F(xiàn)溫度的自行控制。當(dāng)溫度超過居利溫度時，自發(fā)磁化能力便消失，使得導(dǎo)電層4b中形成的磁場與溫度低于居利溫度的情形相比減小，從而渦流電流減少而抑制了熱的產(chǎn)生，因而得以實現(xiàn)溫度自行控制。此居利溫度點最好是100—200℃，與色粉的軟化點接近。
在居利溫度附近，勵磁線圈3與薄膜4的合成電感發(fā)生顯著變化，因而就有可能在用來將高頻電流加到線圈3的勵磁電路一側(cè)來探測溫度，并根據(jù)此探測出的溫度進(jìn)行溫度控制。
至于線圈3的金屬芯2的材料最好使它具有低的居利溫度。
當(dāng)記錄材料的輸送作業(yè)終止致不能進(jìn)行溫度控制時，金屬芯2的溫度便開始上升。結(jié)果如同從產(chǎn)生高頻電流的電路中所看到的，似乎勵磁線圈3的電感增加。于是，勵磁電路控制到與上述頻率匹配，換句話說，增加頻率的結(jié)果，使得能量作為勵磁電路的電能損耗而消耗掉，導(dǎo)致供給于線圈3的能量減少。這樣就能防止出現(xiàn)不可控的情況。更具體地說，此居里點最好是100—250℃。
居里點低于100℃時，即低于色粉的熔點，因而即使是薄膜內(nèi)側(cè)絕熱，當(dāng)溫度升高時，在防止不可控的作業(yè)中常會導(dǎo)致錯誤的操作。當(dāng)它高于250℃，就不能防止不可控的作業(yè)。在以上的描述中是以薄膜加熱作為例子，但這適用于具有低熱導(dǎo)率芯件的加熱輥的情形。
但是，這種采用低熱導(dǎo)率底層件的薄膜加熱型是最理想的，因為當(dāng)勵磁線圈與導(dǎo)電磁間的距離短時，就可提供高的磁通密度。
實施例7(圖13)圖13是線圈與金屬芯的頂視平面圖。
在前述的實施例1—6中，金屬芯呈“I”的構(gòu)型，但它可以具有“U”構(gòu)型或“E”構(gòu)型。它們可加以組合，且同一種構(gòu)型可用不同的尺寸或不同的材料。圖13示明了這種例子，其中的(B)所示明的金屬芯2以組合的形式具備有U型芯件2、(C)中所示明的E型芯件2、以及I型芯件2。在U型或E型芯件中，線圈是夾層在金屬芯之中的。
在此實施例中，U型芯件2與E型芯件2具相對于輥隙N按圖13所示排列，但此輥隙N中所產(chǎn)生的熱量是可以通過在輥隙中使U型或E型芯件2按紙頁輸送方向移動來改變的。
實施例8(圖14)圖14示明了本發(fā)明的實施例8。
在此實施例中，是將分割型的金屬芯(21—2n)插入一支座γ中，使芯件21—2n定位。在圖14的例(a)中，上部是敞開的，而分割型的芯件21—2n則座落在為勵磁線圈3所繞定的支座8中。在例(b)中，分割型的芯件21—2n是通過一端部孔口插入一方柱形的支座8中，并且由一種片狀的勵磁線圈3覆蓋住，這樣的線圈是通過在一片狀線圈表面上濺鍍以Ag、Pt而形成的，或可通過篩網(wǎng)印制、CVD(化學(xué)氣相沉積法)、濺鍍上另一種導(dǎo)電件。
圖1中的導(dǎo)承1可用作芯件的支架。
在前述各實施例中，由薄膜來產(chǎn)生熱，但是本發(fā)明可用于圖15中的設(shè)備。
在此實施例中，磁場產(chǎn)生裝置是一種電磁感應(yīng)加熱器組件，它包括相互面對或接觸的勵磁線圈板9與作為感應(yīng)磁性材料的磁性金屬10。且件9與10沿著長向基本上是安裝于內(nèi)有薄膜的導(dǎo)承1底表面的中心處，此導(dǎo)承1的橫剖面大致呈半圓形，有充分的剛性和熱阻性質(zhì)，由熱固化樹脂或類似材料制成，并以磁芯金屬10朝下。
參考數(shù)號11指一種循環(huán)的熱阻膜，它松散地圍繞著包括有電磁感應(yīng)加熱器組件9與10的導(dǎo)承1延伸，而熱阻膜11由一加壓輥5壓觸此電磁感應(yīng)加熱器組件9與10中的磁性金屬10的底表面。熱阻膜11中可設(shè)有一導(dǎo)電層。
加壓輥5由驅(qū)動裝置M帶動依標(biāo)明的反時針方向轉(zhuǎn)動，使得膜11能通過它的外側(cè)表面與此輥間摩擦以及輥5的轉(zhuǎn)動而接受轉(zhuǎn)動的驅(qū)動力，于是膜11能在磁性金屬件10的底表面上滑動。
由勵磁線圈板9的磁場線圈所產(chǎn)生的高頻磁場在磁性上與磁性金屬件10相結(jié)合，而為此磁場所產(chǎn)生的渦流電流損耗便在磁性金屬件10中產(chǎn)生出熱，并由這種熱加熱與磁性金屬件10接觸的熱阻膜11。
將擬進(jìn)行圖像定影作業(yè)的記錄材料6引入到加壓輥5與熱阻膜11之間的隙部N中，此隙部是由加壓輥5與磁性金屬件10形成，而熱阻膜11則位于其間。記錄材料P與膜11一起輸送過此隙部，使得磁性金屬10的熱能通過膜11施加到記錄材料P上，而在記錄材料P的表面上將未定影的色粉像T定影。已通過了輥隙N的記錄材料P便如此圖中所示，自膜11的表面上分離下。
在此種設(shè)備中，可將磁性金屬件10沿縱向分割或部分地改變其材料，而得以實現(xiàn)與實施例1—6中相同的效益。
圖16(a)、(b)、(c)示明了可用于本發(fā)明中的電磁感應(yīng)加熱型加熱設(shè)備的其它例子。
在圖16(a)中，用作循環(huán)帶狀導(dǎo)電件的薄膜4環(huán)繞著下述三個部件延伸，即加熱組件1、2與3的導(dǎo)承1的底面、驅(qū)動輥12以及從動輥(張力輥)13，其中此薄膜4為驅(qū)動是12帶動。有一加壓輥14壓觸導(dǎo)承1的底面而以薄膜4夾于其間，此加壓輥由轉(zhuǎn)動中的薄膜4帶動。
在圖16(b)中，用作循環(huán)帶狀導(dǎo)件件的薄膜4環(huán)繞以下兩個部件延伸，即用于加熱器組件1、2與3的導(dǎo)承1的底面以及驅(qū)動輥12，而薄膜4則是由此驅(qū)動輥12驅(qū)動。
在圖16(c)中，薄膜4(導(dǎo)電件)不是一種循環(huán)帶而是一種長的滾卷的不循環(huán)膜。它從一供給軸15上送出，延伸到加熱器組件1、2與3的導(dǎo)承的底面下，并由卷繞輪16依預(yù)定速度卷繞。
盡管本發(fā)明業(yè)已對照這里所公開的結(jié)構(gòu)作了描述，但它不局限于所述的各個細(xì)節(jié)，而本申請是計劃用來概括所有這類改型與變動，它們可能源于改進(jìn)目的或是在后附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖像加熱設(shè)備，此設(shè)備包括磁通產(chǎn)生裝置，其中有勵磁線圈與芯件，用來產(chǎn)生磁通；導(dǎo)電件，它與載有圖像的記錄材料一起運動，用來根據(jù)上述磁通產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的磁通于其中形成渦流電流來生成熱，以加熱上述圖像；特征在于上述芯件在與此導(dǎo)電件運動方向基本垂直的方向內(nèi)分成第一與第二部分。
2.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，特征在于有一與上述第一與第二部分相接觸的界面，它相當(dāng)于記錄材料通過區(qū)與不通區(qū)的邊界。
3.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，特征在于上述芯件是裝設(shè)在一支座內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，特征在于上述導(dǎo)電件是一種具有一導(dǎo)電層的薄膜。
5.如權(quán)利要求4所述設(shè)備，其特征在于上述薄膜是一種循環(huán)膜。
6.如權(quán)利要求1所述設(shè)備，其特征在于它還包括一加壓件，可與上述導(dǎo)電件協(xié)同工作并于其間形成一空隙或輥隙。
7.如權(quán)利要求6所述設(shè)備，特征在于所說加壓件包括一用來驅(qū)動前述導(dǎo)電件的旋轉(zhuǎn)件。
8.一種圖像加熱設(shè)備，此設(shè)備包括磁通產(chǎn)生裝置，其中有勵磁線圈與芯件，用來產(chǎn)生磁通；導(dǎo)電件，它與載有圖像的記錄材料一起運動，用來根據(jù)上述磁通產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的磁通于其中形成渦流電流來生成熱，以加熱上述圖像；特征在于上述芯件具有第一與第二部分，它們包括著相互不同的材料，并在基本上垂直于前述導(dǎo)電件運動方向的方向存在于不同位置上。
9.如權(quán)利要求8所述設(shè)備，特征在于上述第二部分中的磁通密度量大于第一部分中的。
10.如權(quán)利要求9所述設(shè)備，特征在于上述第二部分的材料是鐵、鐵氧體或鐵鎳合金。
11.如權(quán)利要求9所述設(shè)備，特征在于上述第二部分相當(dāng)于所說芯件的一個端部。
12.如權(quán)利要求9所述設(shè)備，特征在于它還包括有一測溫裝置用來探測所說圖像加熱設(shè)備的溫度，且上述第二部分是設(shè)在前述垂直方向中與該測溫裝置相對應(yīng)的一個位置上。
13.如權(quán)利要求8所述設(shè)備，特征在于前述第一與第二部分是相互分開的。
14.一種圖像加熱設(shè)備，此設(shè)備包括磁通產(chǎn)生裝置，其中有勵磁線圈與芯件，用來產(chǎn)生磁通；導(dǎo)電件，它與具有圖像的記錄材料一起運動，用來根據(jù)上述磁通產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的磁通于其中形成渦流電流來生成熱，以加熱上述圖像；特征在于上述芯件具有距前述導(dǎo)電件有不同距離的第一與第二部分，它們存在于基本垂直于所說導(dǎo)電件運動方向的方向上的不同位置處。
15.如權(quán)利要求14所述設(shè)備，特征在于上述第二部分中的磁通密度量大于第一部分中的。
16.如權(quán)利要求15所述設(shè)備，特征在于上述第二部分對應(yīng)于前述芯件的一個端部。
17.如權(quán)利要求15所述設(shè)備，特征在于它還包括有用來探測此圖像加熱設(shè)備溫度的測溫裝置，且上述第二部分設(shè)置在一個于前述垂直方向中與該測溫裝置相對應(yīng)的一個位置上。
18.如權(quán)利要求14所述設(shè)備，特征在于上述芯件與導(dǎo)電件間的距離是0.001—10mm。
19.如權(quán)利要求14所述設(shè)備，特征在于上述第一與第二部分是相互分開的。
20.一種圖像加熱設(shè)備，此設(shè)備包括磁通產(chǎn)生裝置，其中有勵磁線圈與芯件，用來產(chǎn)生磁通；導(dǎo)電件，它與載有圖像的記錄材料一起運動，用來根據(jù)上述磁通產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的磁通于其中形成渦流電流來生成熱，以加熱上述圖像；特征在于上述芯件具有第一與第二部分，它們按所說導(dǎo)電件的運動方向度量有著不同的寬度，并在與此導(dǎo)電件運動方向基本垂直的方向上存在于不同的位置上。
21.如權(quán)利要求20所述設(shè)備，特征在于上述第二部分中的磁通密度量大于第一部分中的。
22.如權(quán)利要求21所述設(shè)備，特征在于所說芯件是夾層在前述第二部分的勵磁線圈中的。
23.如權(quán)利要求21所述設(shè)備，特征在于所說第二部分相當(dāng)于前述芯件的一個端部。
24.如權(quán)利要求21所述設(shè)備，特征在于它還包括有用來探測此圖像加熱設(shè)備溫度的測溫裝置，且上述第二部分設(shè)置在一個于前述垂直方向中與該測溫裝置相對應(yīng)的位置上。
25.如權(quán)利要求20所述設(shè)備，特征在于上述第一與第二部分是相互分開的。
26.一種圖像加熱設(shè)備，此設(shè)備包括磁通產(chǎn)生裝置，其中有勵磁線圈與芯子件，用來產(chǎn)生磁通；導(dǎo)電件，它與載有圖像的記錄材料一起運動，用來根據(jù)上述磁通產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的磁通于其中形成渦流電流來生成熱，以加熱上述圖像；特征在于上述芯件在所說導(dǎo)電件的運動方向中的不同位置上具有第一與第二部分，它們在一個與此導(dǎo)電件運動方向基本垂直的方向上存在于不同的位置中。
27.如權(quán)利要求26所述的設(shè)備，特征在于它還包括一與導(dǎo)電件協(xié)同工作且形成一空隙或輥隙的加壓件，其中通過與前述第二部分對應(yīng)的該空隙中的磁通量，大于通過與前述第一部分對應(yīng)的該空隙中的磁通量。
28.如權(quán)利要求27所述設(shè)備，特征在于所說第二部分相當(dāng)于前述芯件的一個端部。
29.如權(quán)利要求27所述設(shè)備，特征在于它還包括有用來探測此圖像加熱設(shè)備溫度的測溫裝置，且上述第二部分設(shè)置在一個于前述垂直方向中與該測溫裝置相對應(yīng)的位置上。
30.如權(quán)利要求26所述設(shè)備，特征在于所說的第一與第二部分是相互分開的。
全文摘要
一種圖像加熱設(shè)備，它包括，磁通產(chǎn)生裝置，具有用來產(chǎn)生磁通的勵磁線圈與芯件；導(dǎo)電件，可與載有圖像的記錄材料一起運動，用來由此磁通產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的磁通于其中形成渦流電流來生成熱，以加熱上述圖像；而其中的芯件在與導(dǎo)電件運動方向基本垂直的方向內(nèi)分成第一與第二部分。
文檔編號H05B6/14GK1115431SQ9510765
公開日1996年1月24日 申請日期1995年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月24日
發(fā)明者阿部篤義, 大塚康正, 友行洋二, 高野學(xué), 福澤大三, 小川賢一 申請人:佳能株式會社