專利名稱：圖象加熱裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種諸如復印機或打印機的成象裝置，尤其涉及一種應用在這些裝置中的圖象加熱裝置。
在成象裝置中，傳統的熱輥型裝置被廣泛地用作定影裝置，以適當的成象處理方法如對記錄材料表面進行電攝影處理過程中，將直接或間接地形成并附著在記錄在介質上的未定影調色劑圖象加熱和定影成永久的定影圖象。
近年來，從快速起動或節省能源的角度出發，提出了一種膜加熱型裝置和由金屬膜本身發熱的電磁感應加熱型裝置。
在日本實用新型公開51-109739中，公開了一種感應加熱定影裝置，該裝置通過利用磁通量在定影膜的金屬層上感應渦流，從而使膜發出焦耳熱。此裝置使得定影膜通過利用感應電流的產生而直接發熱，由此實現高于具有鹵燈熱源的熱輥型定影裝置的定影處理效率。
另外，為了獲得很有效地進行定影處理的能量，將勵磁芯靠近定影膜，定影膜是一種發熱膜，或者勵磁芯的交變磁通量分布聚焦在定影輥隙的附近，通過此勵磁芯而設計出一種可以很有效地獲得能量的定影裝置。
在

圖19中，給出了一種電磁感應加熱型定影裝置的結構輪廓，該結構中，勵磁芯交變的磁通量分布聚集在定影輥隙上以提高效率。
柱形定影膜10是一個具有電磁感應發熱層(導熱層，電磁層或電阻層)的旋轉體。
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導元件16。
布置在膜導元件16內側的磁場產生元件15包括一個勵磁芯18和E形磁芯(芯材)17。
彈性壓輥30通過預定的接觸壓力與膜導元件16的下表面接觸，其中彈性壓輥和膜導元件之間放置定影膜10，從而形成一個具有預定寬度的定影輥隙部分N。
磁場產生元件15的磁芯17布置成與定影輥隙部分N相連。
壓輥30由驅動裝置M驅動，以箭頭所示的順時針方向旋轉。壓輥30的旋轉驅動將壓輥30和定影膜10外表面之間的摩擦力引致的旋轉力作用到定影膜10，以內表面與膜導元件16的下表面緊密接觸地在定影輥隙部分N滑動的定影膜10在膜導元件16外圍的箭頭所示方向以幾乎等于壓輥30圓周速度的圓周速度順時針旋轉(以一種預定的輥驅動方式)。
膜導元件16向定影輥隙部分N施加壓力，支撐作為磁場產生裝置15的勵磁芯18和磁芯17，支撐定影膜10，并保持膜10旋轉的輸送穩定性。膜導元件16由不阻礙磁通量通路并且可以承受較高負載的絕緣材料組成。
勵磁芯18通過未示出的激勵電路供給的交變電流產生交變磁通量。交變磁通量通過對應于定影輥隙部分N位置的E形磁芯17集中地分布在定影輥隙部分N，并且交變磁通量在定影膜10的電磁感應發熱層上產生渦流。此渦流通過電磁感應發熱層的特定電阻產生焦耳熱。定影膜10的電磁感應發熱集中地產生于交變磁通量集中分布的定影輥隙部分N，這種發熱有效地對定影輥隙部分N加熱。
定影輥隙部分N的溫度通過溫度控制系統對勵磁芯17能量供給的控制而保持在預定的溫度，其中溫度控制系統包括未示出的溫度探測裝置。
壓輥30以旋轉的方式被驅動，通過壓輥的旋轉，柱形定影膜10在膜導元件16的外圍旋轉，并通過從勵磁電路向勵磁芯17供給能量而在定影膜17中產生電磁感應熱，通過發熱，定影輥隙部分N的溫度上升至預定的水平。在溫度受控狀態下，帶有從圖象形成裝置(未示出)轉印的未定影調色劑圖象t的記錄材料P以其圖象面超上被送入到定影輥隙部分N的定影膜10和壓輥30之間，換言之，與定影膜表面相對。在定影輥隙部分N，圖象面與定影膜10的外表面緊密接觸的記錄材料被夾住并輸送到定影輥隙部分N。在記錄材料P與定影膜10于定影輥隙部分N中一起被夾住并輸送的過程中，記錄材料P上的未定影調色劑圖象被定影膜10所產生的電磁感應熱所加熱并定影。記錄材料P通過定影輥隙部分N之后與旋轉定影膜10的外表面分離并被排出。
但在具有上述采用膜作為旋轉元件的結構的定影裝置中，存在下列問題。
也就是說，因為膜的內表面在膜旋轉期間摩擦支撐元件，所以產生了高速驅動負載。為了降低驅動負載，減小膜的內表面及其支撐元件之間的動態摩擦阻力非常重要。因此，日本公開專利申請5-27619中提出在膜的內表面及其支撐元件之間放入潤滑劑，如熱阻油脂，由其確保滑動性。另外，在膜支撐元件上布置一個棱，從而減少膜及其支撐元件之間的接觸，確保滑動性。
然而，當從停歇狀態驅動膜旋轉時，產生大于動摩擦力的靜摩擦力，所產生的摩擦阻力大于驅動操作期間產生的阻力。在定影裝置安置到成象裝置主體上之后第一次上升時，在因驅動齒輪的間隙即齒輪的鋸齒面之間的間隙而開始旋轉驅動之后，很容易即刻產生很大的力矩。另外，在定影裝置被冷卻到室溫的狀態中上升時，熱阻油脂的溫度較低，粘滯度較高，由此導致粘滯阻力大于以膜發熱控制溫度情形中的阻力。另外，在上升期間，需要將圓周速度從停歇狀態加速到預定處理速度導致力矩。
如上所述，在定影裝置上升時，即開始旋轉驅動時，與上升后以恒速驅動相比，需要很大的驅動力矩。因此，存在有定影膜反著壓輥的旋轉倒滑以及定影裝置的驅動電機失調等問題。后一個問題可以通過采用具有更大的驅動力矩的電機解決，但也有生產成本增加的問題。
特別在用于對具有大量固定調色劑進行定影的彩色成象裝置的定影裝置中，需要延伸輥隙的寬度以改善定影的性能。另外，為了提高OHT圖象的透射率，輥隙部分的表面壓力最好也增加。為了滿足這些條件，最好對輥隙部分施加大于傳統的單色圖象定影裝置的壓力，由此，輥隙部分中的旋轉裝置及其支撐元件之間的表面壓力進一步增大，并且摩擦阻力尤其大。上述的這些問題在彩色成象裝置中非常嚴重。
因此，本發明的目的在于提供一種其中驅動膜而無驅動元件失調的圖象加熱裝置。
本發明的另一個目的在于提供一種其中膜不滑移的圖象加熱裝置。
本發明的再一個目的在于提供一種圖象加熱裝置，該裝置包括一個活動膜，一個用于產生磁通量的磁通量產生裝置，一個靜態固定的支撐元件用于支撐所述膜，和一個驅動上述膜的驅動元件，其特征在于由上述磁通量產生裝置產生的磁通量在膜上產生渦流，由于該渦流而在所述膜上產生熱量，記錄材料上的圖象通過膜上的熱量而被加熱，上述膜滑動移過上述支撐元件，驅動元件在驅動開始時以第一速度驅動上述膜，然后再以第二速度驅動膜，其中第一速度小于第二速度本發明的再一個目的在于提供一種圖象加熱裝置，該裝置包括一個活動膜，一個用于產生磁通量的磁通量產生裝置，一個用于支撐上述膜的靜態固定的支撐元件，和一個驅動上述膜的驅動元件，其特征在于由上述磁通量產生裝置產生的磁通量在膜上產生渦流，由該渦流在所述膜上產生熱量，記錄材料上的圖象通過膜上的熱量而被加熱，膜通過潤滑劑滑過支撐元件，膜發熱后驅動元件驅動所述膜。
圖1是可使用本發明的圖象加熱裝置的成象裝置的結構示意圖；圖2是實施例中圖象加熱裝置的截面圖；圖3是圖象加熱裝置的前視圖；圖4是圖象加熱裝置的前視圖；圖5是含有磁通量產生裝置的膜導的透視圖；圖6是磁通量產生裝置和發熱量之間的關系曲線圖；圖7是一個安全電路示圖；圖8是膜層的結構示圖；圖9是發熱層的厚度和電磁波強度之間的關系曲線；圖10是另一膜層的結構示圖；圖11是傳統壓輥的驅動控制圖；圖12是根據本發明實施例的壓輥驅動控制圖；圖13是另一實施例的壓輥驅動控制圖；圖14是另一實施例的壓輥驅動控制圖；圖15是另一實施例的壓輥驅動控制圖；圖16是壓輥的驅動控制順序流程圖；圖17是另一實施例中發熱裝置的截面圖；圖18是另一實施例中發熱裝置的截面圖；圖19是電磁感應發熱型圖象加熱裝置示圖；圖20是另一實施例中圖象加熱裝置的截面圖；圖21是圖20中圖象加熱裝置的前截面圖；圖22是另一實施例中圖象加熱裝置的側剖圖；圖23是圖22中圖象加熱裝置的前截面圖；下面將參考附圖對本發明的實施例進行描述。
參見圖1，圖1是成象裝置實例的結構示意圖。本例的成象裝置是一種彩色激光打印機。
由有機感光元件或非晶硅感光元件制成的感光鼓(圖象承載元件)101被以預定的處理速度(圓周速度)按箭頭所示的逆時針方向驅動旋轉。
感光鼓101以預定的極性和電勢由諸如充電輥的充電裝置102在其旋轉過程中充電。
接下來，充電表面經受由激光光學箱(激光掃描器)110輸出的激光束103對目標圖象信息的掃描和曝光處理。激光光學箱110輸出被調制(開/關)的激光束103，從而與圖象信號發射裝置發出的目標圖象信息的時間序列的電數字象素信號關聯，圖象信號發射裝置例如是一個圖象讀取器，在此沒有示出，通過激光光學箱110形成對應于目標圖象信息的潛象，在感光鼓101的表面執行掃描和曝光。反射鏡109用于把激光光學箱110發出的激光束反射到感光鼓101的曝光位置。
在全色圖象的形成中，對目標全色圖象如黃色成分的圖象進行掃描、曝光和形成潛象，然后通過四色顯影裝置104中的黃色顯影裝置104Y的操作將潛象顯影成一個黃色的調色劑圖象。黃色調色劑圖象被轉印到初級轉印部分T1中的中間轉印鼓表面，其中初級轉印部分T1是感光鼓101和中間轉印鼓105之間的接觸部分(或鄰近部分)。感光鼓101的表面在調色劑圖象對著中間轉印鼓105的表面轉印之后，即刻由清潔器107清潔，除去粘結的殘余物，如轉印殘余調色劑(轉印之后的調色劑)。
對各個單獨顏色成分的圖象如第二單獨顏色成分圖象(例如，利用品紅顯影裝置104M處理的品紅成分圖象)、第三單獨顏色成分圖象(例如，利用青蘭顯影裝置104C處理的青蘭成分圖象)、和第四單獨顏色成分圖象(例如，利用黑色顯影裝置104BK處理的黑色成分圖象)依次進行上述的充電、掃描、曝光、顯影、初級轉印和清潔等處理周期，從而在中間轉印鼓105的表面上依次疊加并轉印黃色圖象、品紅色圖象、青蘭色圖象和黑色圖象等四種顏色的圖象，因而形成對應于目標全色圖象的彩色圖象。
中間轉印鼓105由金屬鼓上具有中等阻力的彈性層和具有高阻力的表面層制成，以等同于感光鼓101的圓周速度在箭頭所示的方向順時針驅動旋轉，從而把感光鼓101上的調色劑圖象轉印到中間轉印鼓105的表面，通過給中間轉印鼓105的金屬鼓一個電壓偏差而與感光鼓保持一個電位差。
形成在中間轉印鼓105表面上的色調圖象被轉印至記錄材料P的表面，而記錄材料P以預定的定時從饋送部分(未畫出)輸送給次級轉印部分T2，次級轉印部分T2是中間轉印鼓105和轉印輥106之間的一個接觸輥隙部分。轉印輥106從記錄材料的背面供給極性與色調極性相反的電荷，合成的彩色圖象由此被逐漸分批地從中間轉印鼓105轉印至記錄材料P上。
通過次級部分T2的記錄材料P被從中間轉印鼓105的表面分開并進入定影裝置(圖象加熱裝置)100，在那兒色調未定影的圖象經過加熱和定影處理，并且之后記錄材料P被排放到裝置外部的排放(輸出)盤(未畫出)。
將彩色圖象轉印到記錄材料P上之后的中間轉印鼓105通過清潔器108除去粘附的殘余物如轉印的殘余調色劑或紙屑而清潔。此清潔器108通常保持不與中間轉印鼓105接觸，而在從中間轉印鼓105向記錄材料P執行次級轉印過程中與中間轉印鼓105接觸。
轉印輥106也保持不與中間轉印鼓105接觸，而在從中間轉印鼓105向記錄材料P執行第二轉印過程中與中間轉印鼓105接觸。
此裝置能夠以一種黑白圖象或其他的單色圖象打印模式執行印刷。另外，也可進行雙面印刷模式印刷。
在雙面印刷模式中，從定影裝置100中輸出第一面打印圖象之后的記錄材料P通過未示出的循環輸運機構以面朝下(前表面和后表面)反轉，然后再送進次級轉印部分T2對另一面進行色調圖象的轉印處理，再進入定影裝置100對另一面進行色調圖象定影處理，之后輸出雙面打印的記錄材料。
在本實施例中，定影裝置100屬于電磁感應加熱型。參見圖2、3和4，它們分別示出了本實施例中定影裝置100的主要部分的截面側視圖、主要部分前視圖和主要部分的前截面圖。
本實施例中的裝置100屬于壓輥驅動型和電磁感應加熱型，按與圖19所示的定影裝置相同的方式帶有一個柱型電磁感應加熱型膜。與圖19中裝置的構成元件使用相同標號的部件在此省去描述。
磁場發生裝置15包括磁芯17a、17b和17c以及一個勵磁線圈18。
每個都是具有高導磁率的元件的磁芯17a、17b和17c最好由諸如用于變壓器芯的鐵素體或透磁合金材料支撐，并且最好是在100kHz以上頻率時損耗仍較小的鐵素體。
勵磁線圈18在電源部分18a和18b處連接到激勵電路27(圖5)。此激勵電路27構造成通過一個轉換電源產生20kHz至500kHz的高頻率。
勵磁線圈18通過激勵電路27供給的交變電流(高頻電流)產生交變磁通量。
每個都具有近似半拱槽型截面的膜導向元件16a和16b形成一個近似的柱體，它們的開口部分彼此面對，并且柱體部分有一個定影膜10，該定影膜10是一個松散裝配(連接)到主體外部的柱型電磁發熱膜。
膜導向元件16a將作為磁場產生裝置15的磁芯17a、17b和17c以及勵磁線圈18保持在內部。
膜導向元件16a在與定影膜10內部輥隙部分N中的壓輥30相對的一側上還包括一個良導熱元件40。
在此例中，鋁用作良導熱元件40。良導熱元件40具有240[w·m-1·K-1]的熱導率k和l[mm]的厚度。
良導熱元件40布置在由勵磁線圈18和組成磁場產生裝置15的磁芯17a、17b和17c產生的磁場的外部，因而不受磁場的影響。
具體地說，良導熱元件40布置在磁芯17b和17c的一側與位于勵磁線圈18產生的磁路外側的勵磁線圈18相對，以避免良導熱元件40受磁路的影響。
長橢圓形施壓剛性支柱22布置成與良導熱元件40和膜導向元件16b內平面部分之間的輥隙部分N相對應的部位的后側接觸。
絕緣元件19用于將磁芯17a、17b和17c和激勵線圈18與施壓剛性支柱22隔絕。
凸緣元件23a和23b外連結到膜導向元件16a和16b的組件的水平兩端并與兩定影端可旋轉地安裝，當定影膜10旋轉時通過接收定影膜10的端部而控制調節凸緣元件23a和23b在定影膜的膜導向元件較長方向中的滑移。
作為施壓元件的壓輥30包括一個芯金屬30a和耐熱彈性層30b，如硅橡膠、氟橡膠和氟樹脂，耐熱彈性層30b包覆芯金屬，將芯金屬以同心和整體的形式模制，芯金屬30a的兩端旋轉支撐在裝置中未示出的底架側板之間。
通過把被壓縮的壓簧25a和25b放置在裝置底架一側的施壓剛性支柱22和彈性支撐元件29a和29b之間而施加下壓力量。通過這種運用，對應于良導熱元件40和壓輥30上表面的輥隙部分N的下表面夾住被壓住的定影膜10，由此形成具有預定寬度的定影輥隙部分N。
作為驅動元件的壓輥30由驅動裝置M沿箭頭所示的方向逆時針驅動旋轉。壓輥30的旋轉驅動將旋轉力以壓輥30和定影膜10外表面之間的摩擦力的形式施加到定影膜10，定影膜10由此以對應于壓輥30圓周速度的圓周速度沿箭頭所示順時針方向在膜導向元件16a和16b的外圍旋轉，并與良導熱元件40的下表面滑動接觸，此處定影膜10是其內表面中定影輥隙N內的一個膜支撐元件。
在本實施例中，把諸如耐熱潤滑油的潤滑劑放到定影輥隙部分N的良導熱元件40的下表面和定影膜10的內表面之間以減小良導熱元件40下表面和定影膜10內表面之間在定影輥隙部分N的相互滑動摩擦力。另外，如圖20和21所示，良導熱元件40的下表面可以涂敷一層具有良好滑動特性的潤滑元件41。當用較差滑動特性的材料如鋁做良導熱元件40或當簡化加工工藝時，它可以防止滑動定影膜10被劃傷及減弱其耐用性。
良導熱元件40具有在較遠的方向上勻化溫度分布的作用。例如，如果小尺寸紙張通過，定影膜10中無記錄材料通過部分上的熱量傳到良導熱元件40，并且無記錄材料通過部分上的熱量通過在良導熱元件40中較長方向的熱傳導傳到小尺寸紙張上記錄材料通過部分。因此，當小尺寸紙張通過時還可以實現減小功率消耗的作用。
如圖5所示，膜導向元件16a外圍表面上較長的方向上以預定的間隙形成肋狀突起部分16e，從而減少膜導向元件16a外圍表面和定影膜10內表面之間的接觸滑動摩擦，減小定影膜10的旋轉負載。此肋狀突起部分16e也可以同樣的方式形成在膜導向元件16b上。
參見圖6，圖中展示了產生交變磁通量的情況。磁通量C代表已產生的磁通量的一部分。
由磁芯17a，17b和17c導引的交變磁通量C在磁芯17a和磁芯17b之間以及磁芯17a和磁芯17c之間的定影膜10的電磁感應發熱層1中產生渦旋電流。此渦旋電流通過一個特定的電阻在電磁感應發熱層1中產生焦耳熱(渦流損耗)。
熱量Q的大小取決于通過電磁感應發熱層1的磁通量密度，磁通量分布如圖6曲線所示。在圖6的曲線中，縱坐標表示以磁芯17a的中心為零(0)的在定影膜10中圓周方向上的位置，由角度θ表示，橫坐標表示電磁感應發熱層1中定影膜10的發熱量Q。假定發熱區域H定義為Q/e區域或更大的發熱量，此處Q是最大發熱量。該區域是達到定影所需發熱量的區域。
調整定影輥隙部分N的溫度，從而通過利用含有溫度檢測裝置26的溫度控制系統控制供應給激勵線圈18的功率而保持預定的溫度(圖2)。
溫度檢測裝置26是一種溫度傳感器，如檢測定影膜10的溫度的熱敏電阻。在本實施例中，根據溫度傳感器26測得的定影膜10的溫度信息控制定影輥隙部分N的溫度。
在定影膜10旋轉并由此通過從激勵電路27向激勵線圈供應能量而在定影膜10中產生電磁感應熱，并以此方式將定影輥隙部分N升至預定的溫度的狀態下，未定影調色劑圖象t從成象裝置轉印其上的記錄材料P被圖象面朝上地插入定影膜10和定影輥隙部分N中的壓輥30之間，即對著定影膜表面，與定影膜10一起被夾在定影輥隙部分N中并輸送，圖象面與定影輥隙部分N中的定影膜10外表面接觸。
在定影輥隙部分N中夾住并輸送記錄材料和定影膜10的過程中，記錄材料P上未定影調色劑圖象t被定影膜10上的電磁感應發熱加熱并定影。
通過定影輥隙部分N之后，記錄材料P與定影膜10的外表面分離并被輸送排出。
經過定影輥隙部分之后，記錄材料P上被加熱且定影的調色劑圖象被冷卻成永久定影的圖象。
在本實施例中，如圖2所示，作為一個溫度檢測元件的熱開關50設置成對處于與定影膜10的發熱區域H(圖6)相反位置中超出控制范圍的激勵線圈18關閉電源。
參見圖7，圖中畫出了一個用于本實施例中的安全電路的電路示意圖。作為一個溫度檢測元件的熱開關50與一個24V的DC電源和一個中繼開關51串聯；如果熱開關50關閉，則電源立即與中繼開關51斷開，中繼開關51工作，則電源立即與激勵電路27斷開，由此，電源與激勵線圈18斷開。熱開關50的OFF操作溫度設為220℃。
熱開關50設置成不與定影膜10的外表面接觸，與定影膜10的發熱區域H相對。熱開關50和定影膜18之間的距離確定為大約2mm。這樣避免定影膜10因與熱開關50的接觸而劃傷，以不降低定影圖象的持久性。
根據此實施例，定影裝置由于故障的失控，不同于圖19所示的在輥隙部分N中發熱的結構，在輥隙部分N不發熱，紙張被夾在輥隙部分N，因而即使在定影裝置停止紙張被夾在定影輥隙N中并且定影膜10繼續通過激勵線圈繼續供電而發熱的情況下，紙張也不會被直接加熱。另外，熱開關50設置在產生大量熱的發熱區域H，因此熱開關50探測到溫度220℃，通過延遲開關51而立即斷開對激勵線圈18的供電。
根據本實施例，紙張的點燃溫度大約為400℃，因此不會著火，由此可以停止定影膜10的發熱。
除了熱開關50以外，熱熔絲也可以用作溫度探測元件。
當使用由包含調色劑t的低軟化點材料制成的調色劑時，在本實施例的定影裝置中配置防止偏移的無油脂涂層機構，如果使用不包括低軟化點材料的調色劑，則可以配置油脂涂層機構。另外，當使用包含低軟化點材料的調色劑時，也可以進行油脂涂敷或冷卻分離。
由以涂層彼此絕緣的銅制成的成束小規格線(導線束)用作導線(電線)構成激勵線圈18的線環，導線被多匝纏繞以形成激勵線圈。在此實施例中，導線被纏繞10匝形成激勵線圈18。
對于絕緣涂層，考慮到由定影膜10的發熱而導致的熱傳導率，最好用阻熱的涂層。例如，最好用諸如酰胺-酰亞胺或聚酰亞胺這樣的涂層。
激勵線圈18的形狀構造成近似定影膜10發熱層的彎曲表面，如圖2所示。在此實施例中，定影膜10的發熱層1和激勵線圈18之間的距離設為大約2mm。
作為膜導向元件16a和16b(激勵線圈支撐元件)的材料，最好使用具有較好的絕緣特性和耐熱性的材料。例如，最好使用酚醛樹脂，氟樹脂，聚酰亞胺樹脂，聚酰胺樹脂，聚酰胺-酰亞胺樹脂，PEEK樹脂，PES樹脂，PPS樹脂，PFA樹脂，PTFE樹脂，FEP樹脂，LCP樹脂等。
如果可能，通過減小磁芯17a，17b和17c及激勵線圈18和定影膜18的發熱層1之間的距離增強磁通量的吸收效率，當距離超過5mm時效率顯著下降，因此最好把距離限制在5mm或更短。如果是5mm或更短，則定影膜10的發熱層1和激勵線圈之間的距離不需要定影。
至于從激勵線圈18的膜導向元件16a引出的導出線，換言之，電源部分18a和18b(圖5)，線束的外圍與膜導向元件16a外側部分中的涂層絕緣。
參見圖8，圖8表示本實施例中定影膜10的層結構示圖。本實施例中的定影膜10有一個由金屬模制成的發熱層1、位于外表面的彈性層2和位于外表面的模制分離層3形成的復合結構，而發熱層是具有電磁感應發熱特性的定影膜10的基層。
為了把發熱層1粘到彈性層2并把彈性層2粘到模制分離層3上，可以在各層之間設置底層(未示出)。
在具有近似柱形的定影膜10中，發熱層1設置在內表面，模制分離層3設置在外表面側。如上所述，通過發熱層1上的交變磁通量的作用，在發熱層1中產生渦流，由此發熱層1發熱。如同通過定影輥隙N被加熱的材料的激勵材料P經彈性層2和模制分離層3被加熱，以致調色劑圖象被加熱定影。
對于發熱層1，最好使用鐵磁金屬，如鎳，鐵，鐵磁性SUS，或鎳-鈷合金。
雖然也可以使用非磁性金屬，但最好使用具有較好的磁通量吸收特性的金屬，如鎳，鐵，磁性不銹鋼，或鎳-鈷合金。
發熱層1的厚度最好大于由下列公式表示的表層深度并小于或等于200μmσ＝503×(ρ/fμ)1/2此處，σ[mm]是具有激勵電路27的頻率f[Hz]磁導率μ，電阻率ρ[Ωm]的表層深度此式表示用于電磁感應的電磁波吸收的深度。在深度大于此的部位，電磁波的強度小于或等于1/e。相反，直至此深度幾乎所有的能量都被吸收(圖9)。
發熱層1的深度最好在1至100μm。如果發熱層1的厚度小于1μm，則幾乎所有的能量都不能被吸收，因而其效率降低。如果發熱層1的厚度超過100μm，則剛性過高、撓性下降，因而實際當中不能用作轉子。因此，發熱層1的厚度最好在1至100μm。
彈性層2由具有優良耐熱性和熱導率的材料如硅膠、氟橡膠或氟硅橡膠制成。
彈性層2的厚度最好在10至500μm。需要彈性層2的這種厚度確保定影圖象的質量。
在彩色圖象尤其是攝影圖象的打印中，在記錄材料P上的一個大區域中形成實象。在此狀況下，除非加熱表面(模制分離層3)隨從記錄材料或調色劑層的不均勻表面，否則將發生發熱的不均勻，由此將在具有大量以及少量感應熱部位中的圖象上產生不均勻的光澤。具有大量感應熱的部位具有高的光澤度，具有少量感應熱的部位有較低的光澤度。
厚度小于或等于10μm的彈性層2不能完全隨從記錄材料或調色劑層的不均勻性，由此導致圖象上不均勻的光澤。如果彈性層2具有大于或等于1000μm的厚度，則彈性層的耐熱性增強，由此難于執行快速啟動。彈性層2的厚度最好在50至500μm之間。
如果彈性層2的硬度太大，則彈性層將不能完全隨從記錄材料或調色劑層的不均勻性，由此導致圖象上不均勻的光澤。因此彈性層2的硬度最好為60°(JIS-A，即由JIS-K6301 A型硬度測試儀測得的硬度)或更低，最好為45°或更低。
彈性層2的熱導率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.])如果熱導率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.])，則耐熱性增強，并且定影膜表面層(模制分離層3)上的溫度增加的更慢。
如果熱導率λ大于2×10-3[cal/cm·sec·deg.](2×10-3×4.186≌8.4×10-3[J/cm·sec·deg.])，則硬度將變得的過高，或壓縮變形性能降低。
因此，熱導率λ最好處于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.])之間。處于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.])之間更好。
對于模制分離層3，可以選擇具有優良分離特性和耐熱性的材料如氟樹脂、硅樹脂、氟硅橡膠、氟橡膠、硅橡膠、PFA、PTFE、FEP中的任意一種。
模制分離層3的厚度處于1至100μm之間。如果模制分離層3的厚度小于1μm，則會產生不均勻的涂層膜使得該部位有較差的分離特性及耐用性不足的問題。另外，如果模制分離層3的厚度超過100μm，則會產生熱導率衰減，并且尤其對于樹脂模制分離層硬度變得過高，導致彈性層2的作用下降。
如圖10所示，在定影膜10的結構中，絕熱層4可以布置在發熱層1的膜導向元件一側(發熱層1的彈性層2的對面)。
對于絕熱層4，最好使用耐熱樹脂，如氟樹脂，聚酰胺樹脂，聚酰胺-酰亞胺樹脂，PEEK樹脂，PES樹脂，PPS樹脂，PFA樹脂，PTFE樹脂，FEP樹脂。
絕熱層4的厚度最好處于10至1000μm之間。如果絕熱層4的厚度小于10μm，則得不到絕熱效果并且耐熱性不足。另一方面，如果絕熱層4的厚度超過1000μm，則從磁芯17a，17b和17c及激勵線圈18到發熱層1的距離太長，由此，發熱層1不能充分地吸收磁通量。
絕熱層4用作一個阻熱層，使得發熱層1中產生的熱不會轉移到定影膜10的內側，因此，與不布置絕熱層4的情況相比，提高了記錄材料P的供熱效率。由此可以抑制功率消耗。
全色成象裝置中定影裝置的輥隙寬度最好至少為7.0mm以確保具有大量堆積調色劑的全色圖象的充分定影特性。如果寬度小于7.0mm，則不能給予未定影的調色劑和記錄材料足夠的熱量，由此導致定影失敗。
另外，為了充分地確保OHT全色圖象的透射性，輥隙部分的表面壓力最好等于或大于0.8kgf/cm2。如果小于0.8kgf/cm2，則定影的調色劑層的表面不能充分平滑，并因此增加不規則的反射光，由此減少OHT圖象部分的透光量。
由此觀點，本實施例的定影裝置中壓輥30和定影膜10以近似8.0mm的輥隙寬度用21kgf的力相壓，輥隙部分中的表面壓力為1.2kgf/cm2(在輥隙部分的較長方向上長度為220mm)。
下面將對作為本發明特征的定影裝置上升期間的旋轉驅動控制加以解釋。
如果將成象裝置置于待機狀態，則定影裝置100也處于靜止狀態。本實施例中的定影裝置100為即時請求型，因此，定影裝置100在待機狀態時不供電。
如果向成象裝置主體輸入一個打印信號，則從成象裝置主體的驅動電極向定影裝置100經齒輪轉印驅動力。然后定影膜10在膜導向元件16a和16b的外圍旋轉，同時滑過輥隙部分中良導熱元件40的下表面。之后，向定影裝置100的激勵電路27供電，定影膜10在感應熱的作用下溫度上升，并且定影裝置100轉變到可定影狀態。
雖然本發明的說明書指明了在旋轉驅動開始時膜旋轉器10的旋轉速度的控制，但作為膜旋轉器的定影膜10隨著壓輥30以幾乎對應于壓輥30圓周速度的圓周速度旋轉。因此，在本實施例中，對壓輥30的速度控制進行描述，壓輥30中實際上從驅動電機轉印驅動。
在定影裝置啟動時，從靜止狀態旋轉定影裝置所需的工作扭矩可以分成“加速扭矩”和“負載扭矩”。
前者“加速扭矩”依賴于從靜止狀態向處理速度的加速。通過在旋轉驅動開啟后即刻緩和壓輥30驅動速度的變化，換言之，通過減緩其增速可以減小加速扭矩。另外，如果驅動速度低，則粘滯扭矩也減小，并因此導致稍后將作描述的負載扭矩的減小。
后者“負載扭矩”依賴于驅動裝置的摩擦負載和外部負載，尤其是在剛開始定影裝置的驅動時，產生大于動摩擦力的靜摩擦力，并因此產生大于驅動操作期間的負載扭矩。在此實施例中，由于定影膜10及作為其支撐元件的導向元件16a、16b與良導熱元件40之間潤滑劑的耐熱油脂的粘滯性，負載扭矩發生顯著的變化。特別是，在定影裝置啟動狀態中溫度降到室溫時，耐熱油脂的粘滯性很高并且粘滯負載也很大。
因此，在本實施例中，降低驅動速度以減小上述的“加速扭矩”，并且在旋轉驅動期間使得定影裝置的溫度上升，由此使得作為潤滑劑的耐熱油脂的粘滯性下降，從而一起減小了“負載扭矩”。
參見圖11，圖中示出了傳統的定影裝置驅動控制中旋轉驅動開始時壓輥的圓周速度的的變化。橫坐標表示所經過的時間，縱坐標表示壓輥的旋轉速度。如圖11所述，傳統上通常以預定的處理速度驅動壓輥，該速度從驅動力轉印到靜止狀態中定影裝置的一刻開始為恒定速度。正常的情況是，從靜止狀態到預定的處理速度的加速時間約為0.1秒。因此，與大的加速扭矩一樣，壓輥和定影膜在開始啟動運轉時定影膜沒有足夠升溫的情況下以預定處理速度旋轉，因此，耐熱油脂的粘滯性較強并且在啟動時需要非常大的扭矩。
參見圖12至14，圖中示出了根據本發明在定影裝置的驅動控制下旋轉驅動開始時壓輥的圓周速度的變化。
如圖12中所示，當驅動力轉印到壓輥時，壓輥以極低的速度(第一速度)驅動，并且其圓周速度隨時間緩慢直線上升直至最后達到預定的處理速度(第二速度)。根據定影裝置將緩慢驅動上升所需的時間設為最佳值。但與傳統驅動的加速上升不同，它不能在短時間內如0.1s內執行完畢。
嚴格地說，如果驅動輥(壓輥)從“0”加快至某一特定的速度，則對于一個極短的時間內不可避免地產生低速區(加速區)，同時，本發明中第一速度區域不包括此低速區域，但控制第一速度區域，以致根據加速時必須產生的速度而延長低速周期。
慢速驅動所需的時間設置在輸入打印信號和進入形成了圖象的記錄材料的定影輥隙之間時段，并且旋轉驅動啟動時的加速扭矩必須通過設置而充分減小。
此慢速驅動可以在驅動啟動之后加速度如圖13所示逐漸上升之前按圓周速度以非常低的加速度上升的形式控制成一種非線性驅動。
另外，如圖14所示，可以按把圓周速度劃分成幾級的步驟提高圓周速度的方式控制慢速驅動。在這種情況下，第一速度包括一個在預定的時間里速度恒定的速度區域。
另外，上述三個減速驅動的控制方案可以彼此互相結合。
上述任意一種驅動控制方案的特征在于壓輥的驅動剛啟動之后的圓周速度設置為低于處理速度(定影速度)。
因此，本發明避免了驅動電機的失調。
另外，定影裝置的供電電源(激勵線圈27的供電電源)與慢速驅動的啟動或慢速驅動期間同時啟動。這對定影膜的內表面及其制成元件之間的耐熱油脂加熱，由此降低粘滯性并減小負載扭矩。特別是在此定影裝置的電磁感應發熱法中，發熱速度短于熱輥型的情形，使得定影膜在15至20秒左右時間內被從室溫加熱到可定影溫度190℃。因此，如果慢速驅動時間設為大約15s，則啟動時加速扭矩和負載扭矩可以減小，由此啟動所需的扭矩可以顯著地降低。
在本實施例的電磁感應發熱型定影裝置的結構中，發熱部分不位于輥隙部分中，而位于稍稍靠上游的部位，如圖2和6所示。在本實施例的結構中最好直接對摩擦的輥隙部分上的耐熱油脂加熱以減小負載扭矩，而輥隙部分即使在靜止狀態被加熱，也不會升溫。在這種情況下，從加熱輥隙部分來看定影膜的慢速旋轉非常有效。
如上所述，通過啟動溫度控制和定影裝置的慢速驅動，可以顯著地減小啟動定影膜的驅動所需的驅動扭矩。
下面將對本發明另一個實施例進行描述。
本實施例中成象裝置和定影裝置的結構和上述實施例中的情形相同，因此在此省去對該結構的描述。
本實施例的特征在于根據驅動啟動之前定影膜10的溫度，改變慢速驅動的定影裝置的驅動時間。
如果定影膜10在打印結束之后不長的時間沒有被完全冷卻，則定影膜內涂敷的油脂的粘滯度較低，并且負載扭矩較小。在這種條件下，與定影裝置在完全冷卻狀態下升溫時所分配的驅動扭矩相比，可以分配給加速扭矩的驅動扭矩更多。因此，通過利用控制方案，其中旋轉器驅動啟動后即慢速驅動所需的時間根據旋轉驅動啟動之前定影膜10的溫度而變化，慢速驅動所需的時間可以減到最小值，并且顯著遞降低定影裝置的驅動啟動時所需的驅動扭矩。
首先，圖15表示本實施例中旋轉驅動啟動時定影裝置的驅動控制方案。此方案與上述實施例的圖14中所示控制的情形相同，上述實施例中的圓周速度分步驟提高。在本實施例的驅動控制方案中，慢速驅動下壓輥的圓周速度在分步加速中被分成四級。這些步驟從低速起分別被稱為第一圓周速度、第二圓周速度、第三圓周速度和第四圓周速度。
在本實施例中，當根據定影膜10的溫度彼此適當地結合這四個圓周速度時，可以相對于時間線性地或非線性地加速圓周速度。另外，通過包括分步加速的驅動控制可以合并上述圖案以加速。
接下來，圖16表示在本實施例中旋轉驅動啟動時驅動控制的流程圖。
首先，當打印信號輸入到成象裝置主體時壓輥30開始旋轉驅動。此時，成象裝置的主體通過溫度探測元件發出的信號確定定影膜的溫度。所確定的定影膜溫度與預設溫度(℃)T1，T2和T3(T1＞T2＞T3)比較。然后把定影膜的確定溫度分成四級小于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的溫度以最低的第一旋轉速度進行1s的旋轉驅動。第一圓周速度用于減小剛旋轉驅動啟動時的扭矩。因此，最好是最小速度。
如果定影膜在驅動啟動時的溫度低于T1℃，則圓周速度轉換成第二圓周速度驅動之后的t2s，然后轉換到第三圓周速度驅動t3s，之后再轉換到第四圓周速度驅動t4s。最后，驅動啟動t1+t2+t3+t4秒之后，速度轉換到預定的處理速度以完成慢速驅動。
如果定影膜在驅動啟動時的溫度大于或等于T1℃并小于T2℃，則跳過以第二圓周速度驅動的步驟并且速度轉換到第三圓周速度驅動三秒，并轉換到第四圓周速度驅動四秒。最后，驅動啟動t1+t3+t4秒之后，速度轉換到預定的處理速度以完成慢速驅動。
如果定影膜在驅動啟動時的溫度大于或等于T2℃并小于T3℃，則跳過第二和第三圓周速度驅動的步驟并且速度轉換成第四圓周速度驅動四秒。最后，驅動啟動t1+t4秒之后，速度轉換到預定的處理速度以完成慢速驅動。
如果定影膜在驅動啟動時的溫度等于或大于T3℃，則跳過第二、第三和第四圓周速度驅動的步驟并且立即將速度轉換至預定的處理速度。換言之，驅動啟動t1秒之后，即完成慢速驅動。
在本實施例中慢速驅動及膜溫度的條件下的圓周速度被劃分成四級，這些級數可以根據定影裝置而適當地確定。還可以以聯系定影膜各溫度的方式在慢速驅動下改變對于預定圓周速度的每個驅動時間。
另外，可以根據定影膜的溫度實時連續地線性或非線性改變壓輥的圓周速度。
如上所述，通過根據定影膜10的溫度在驅動啟動之前改變對定影裝置的驅動時間，可以減小在定影裝置的驅動啟動時所需的驅動扭矩，同時最大程度減少慢速驅動所需的時間。
下面對本發明的另一實施例進行描述。
本實施例中成象裝置的結構與上述實施例中的相同，因此在此省去描述。
參見圖17，圖中表示本實施例中電磁感應發熱型定影裝置的主體部分截面圖。在此實施例的此結構中，發熱部分布置在輥隙部分N中或其附近。可以按與上述實施例相同的方式在圖12至圖14中所示的任意一種驅動控制圖案或它們的結合圖案中執行對在慢速驅動下定影裝置200的驅動控制。
本實施例的特點在于在具有上述結構的定影裝置中通過在壓輥30的旋轉驅動啟動之前啟動溫度控制而升高定影膜10的溫度。在根據本實施例的定影裝置200中，發熱部分位于輥隙部分N的附近，因此，通過啟動靜止狀態下的溫度控制可以升高由定影膜10和良導熱元件40摩擦的輥隙部分N周圍的元件的溫度。
因此，在壓輥30的慢速驅動開始之前可以降低施加到輥隙部分N的定影膜內表面的耐熱油脂的粘滯性并減小負載扭矩。
如上所述，靜止狀態下通過在加熱定影膜10之前啟動慢速驅動，即使定影裝200被冷卻，也可以顯著地降低啟動定影裝置的驅動時所需的驅動扭矩在本實施例中如上所述的感應發熱型定影裝置中，如果在靜止狀態下施加例如1000W或更大的功率而不降低功率，則在大約幾秒的時間里使僅僅發熱部分的溫度上升到300℃，從而會使定影膜10熱損傷。因此，最好將靜止狀態下輸入到定影裝置的功率控制到500W或更低。
如上所述，定影膜10在壓輥30的慢速驅動之前先被加熱，由此可以顯著地降低啟動定影裝置的驅動時所需的驅動扭矩。
可以把上述膜升溫后驅動壓輥的控制方法施用于具有圖12所示結構的圖象加熱裝置。
在上述實施例中布置良導熱元件的同時，也可以在周邊上布置導向元件16a和16b以及在對應于導向元件16a和16b的輥隙部分N的位置處布置在靜止并定影狀態下作為支撐元件的滑動元件而不布置良導熱元件，使得膜移動到與滑動元件41接觸。
如果用于加熱和定影一種單色或單路徑多色圖象，電磁感應發熱型定影帶10也可以有一種不具有彈性層2的結構。電磁感應發熱層1可以由包含金屬填充物的樹脂構成。也可以是一種單層電磁感應加熱層的元件。
作為加熱裝置的定影裝置的結構不局限于本實施例中的壓輥驅動型。
例如，如圖18所示，環帶形式的電磁感應發熱型定影帶10懸掛在帶導向元件16、驅動輥31和張力輥32之間，帶導向元件器16和作為施壓元件的壓輥30的底部通過壓力與其間的定影帶10接觸，形成定影輥隙部分N，由此可以通過驅動輥31旋轉驅動定影帶。在這種情況下，壓輥30是一個從動旋轉輥。
壓輥30不局限于上述輥，可以是一種具有另一種形式如旋轉帶的元件。
另外，為了從施壓元件30的一側向記錄材料提供熱能，可以把電磁感應發熱裝置或其它裝置布置在施壓元件30的一側用于升溫并將溫度控制到預定溫度。
本發明加熱裝置的應用不局限于本實施例的圖象加熱和定影裝置，也可以廣泛地用作加熱被加熱的材料的裝置或設備，如用于通過加熱承載圖象的記錄材料提高光澤或其它表面特性的圖象加熱裝置，用于暫時定影的圖象加熱裝置，用于加熱并烘干加熱材料的裝置或熱層疊裝置。
如上所述，在根據本發明的定影裝置中，其中定影裝置具有旋轉器滑過輥隙部分中其支撐元件的結構，驅動輥開始旋轉時以低速旋轉，因此可以避免定影裝置的驅動電機失調，并通過加熱膜而減小旋轉器驅動開始時所需的驅動扭矩，由此可以使用具有較小驅動扭矩的驅動電機，從而降低成本。
雖然以上參照優選實施例對本發明進行了描述，但本發明并不局限于上述的實施例，在不脫離本發明技術創意范圍的前提下可以做各種改變。
權利要求
1.一種圖象加熱裝置，包括一個活動膜；用于產生磁通量的磁通量發生裝置；其中通過上述磁通量產生裝置產生的磁通量而在所述膜上產生渦流，該膜通過渦流加熱，記錄材料上的圖象通過該膜上的熱量而被加熱，一個用于支撐上述膜的靜態固定的支撐元件；和其中上述膜滑動移過所述支撐元件，一個驅動上述膜的驅動元件；驅動元件在開始驅動時以第一速度驅動上述膜，然后再以第二速度驅動該膜，其中所述第一速度小于第二速度。
2.如權利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于第一速度相對于時間線性地上升到第二速度。
3.如權利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于第一速度相對于時間非線性地上升到第二速度。
4.如權利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于第一速度相對于時間分步地上升到第二速度。
5.如權利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于第一速度在預定的時間里為恒速。
6.如權利更求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于第二速度是圖象加熱時的速度。
7.如權利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于在所述膜和支撐元件之間施加潤滑劑，并且當所述驅動元件以第一速度驅動所述膜時所述膜產生熱量。
8.如權利要求1所述的圖象加熱裝置，還包括用于檢測所述膜溫度的溫度檢測裝置，其特征在于在所述膜和支撐元件之間施加潤滑劑，并且根據該溫度檢測裝置檢測的溫度改變用于所述第一速度的時間。
9.如權利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于驅動元件是一個輥，并且與所述支撐元件通過所述膜形成一個輥隙。
10.如權利要求9所述的圖象加熱裝置，其特征在于在上述輥隙中承載未定影圖象的記錄材料被夾住并輸送，未定影圖象被定影在記錄材料上。
11.如權利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述支撐元件是一個具有優良的滑動性能的元件。
12.如權利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于上述膜是環形的。
13.一種圖象加熱裝置，包括一個活動膜；一個用于產生磁通量的磁通量產生裝置；其中由上述磁通量產生裝置產生的磁通量在所述膜上產生渦流，記錄材料上的圖象通過該膜上的熱量而被加熱，一個用于支撐上述膜的靜態固定的支撐元件；和其中所述膜通過潤滑劑滑動移過該支撐元件，一個驅動上述膜的驅動元件；其中該驅動元件在所述膜發熱之后驅動該膜。
14.如權利要求13所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述驅動元件是一個輥，并且與所述支撐元件通過所述膜形成一個輥隙。
15.如權利要求14所述的圖象加熱裝置，其特征在于在上述輥隙中承載未定影圖象的記錄材料被夾住并輸送，未定影圖象被定影在記錄材料上。
16.如權利要求13所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述支撐元件是一個具有優良的滑動性能的元件。
17.如權利要求13所述的圖象加熱裝置，其特征在于上述膜是環形的。
18.如權利要求13所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述驅動元件在開始驅動時以第一速度驅動上述膜，然后再以第二速度驅動上述膜，其中所述第一速度小于第二速度。
全文摘要
本發明涉及一種圖象加熱裝置,其中驅動元件在開始驅動時以第一速度驅動上述膜,然后再以第二速度驅動膜,其中第一速度小于第二速度。
文檔編號G03G15/20GK1272639SQ0010832
公開日2000年11月8日 申請日期2000年2月1日 優先權日1999年2月1日
發明者鈴木雅博, 阿部篤義 申請人:佳能株式會社