CN1115432A - 图象加热装置 - Google Patents

Abstract

一种图像加热装置，包括：一个可运动部件，具有一个导电层并可与记录材料运动；一个激励线圈，用于产生磁通，其在所述的可运动部件中产生涡流，以在其内部产生热量，其中，在所述的记录材料上的图象由所述的可运动部件的热量加热；其中所述的可运动部件在比导电层更接近所述的激励线圈的一侧具有一个低导热率材料。

Description

图象加热装置

本发明涉及一种利用电磁感应和涡流来加热图象的图象加热装置，更具体地说，涉及一种在成像装置，例如电子照相装置或静电记录装置或类似装置中用于固定图象的成像装置中使用的图象加热装置。

在这种装置中，通过在卤素灯或生热电阻中流过电流而产生热量，通过轧辊或薄膜，色粉被加热。

日本专利申请NO.9027/1993建议在圆柱形部件中利用在圆柱形部件中通过磁通而产生的涡流来产生焦尔热，进而，在圆柱形部件中产生热量。

通过利用涡流，生热位置可以接近色粉，从而，与利用卤素灯的加热轧辊类型的装置相比，升温周期可被减少。

在日本专利申请NO.9027/1993中，焦尔热由涡流产生，激励线圈和激励芯体被加热，造成磁通密度变化。因此，生热量不稳定。

如果温升较大，激励线圈将劣化。

本发明的主要目的在于提供一种图象加热装置，其中，由激励线圈产生的磁通稳定。

本发明的另一个目的在于提供一种图象加热装置，其中，可以防止激励线圈的劣化。

本发明的另一个目的在于提供一种具有高热效率的图象加热装置。

本发明的另一个目的在于提供一种图象加热装置，其中，有一个具有低导热率的基底部件的可运动部件，处于比导电层更靠近激励线圈的位置。

本发明的另一种目的在于提供一种图象加热装置，其中，激励线圈相对于可运动部件和挤压部件之间形成的辊隙。

本发明的这些和其他目的，特征及优点通过结合附图对本发明的最佳实施例的下述的描述，将变得更为清楚。

图1为根据本发明的一个最佳实施例的图象加热装置的截面图。

图2为图1实施例中使用的激励线圈和芯体材料的透视图。

图3为根据本发明的另一个实施例的图象加热装置的截面图。

图4为本发明的进一步的实施例的线圈和芯体金属的截面图。

图5为利用图4中的部件的装置的示意图。

参见附图，详细描述本发明的实施例。

图3为利用本发明的一个实施例的作为定影装置的图象加热装置的成像装置的截面图。

标号1为旋转鼓型的电子照相的光敏部件(光敏鼓)，作为第一图象承载装置。光敏鼓1如箭头指示，以顺时针按一定的边周速度(处理速度)旋转。在旋转过程中，被初级充电器2均匀地充电到负极性的深色电势VD，并具有预定的电势电平。

标号3为一个激光束扫描器，它产生按照由主装置如未示出的图象阅读器，字处理器，计算机或类似装置提供的图象信息产生时间顺序的的电子数字象素信号调制的激光束。由初级充电器2充电为负极性的光敏鼓的表面暴露于扫描激光束，暴露部分的电势的绝对值减少到浅色电势VL，使对应于所需图象的静电潜像在旋转的光敏鼓1上形成。

接下来，利用充有负极性的色粉由成像装置反向形成为可以见到的图象(色粉沉积于暴露于激光束的部分)。

成像装置4包括一个旋转的成像套筒4α，外边缘表面涂敷有充有负极性的色粉，并相对于光敏鼓1的表面。套筒加有成像偏压VDC，其绝对值小于深色电势VD，大于浅色电势VL，使得色粉只从套筒4A转移到光敏鼓上的浅电势VL部分，从而，看到潜像(反向形成)。

记录材料15作为第二图象承载部件，叠放于供应托盘14，并由拾取轧辊13依次取出。记录材料然后沿着导向器12A，由一对限制轧辊10，11，并沿着转移导向器8和9送到在光敏鼓1和转移轧辊5之间形成的辊隙(转移位置)N，转移轧辊5与光敏鼓1接触，并加有转移偏压。记录材料的供应是与光敏鼓的旋转同步的。于是，色粉图象从光敏鼓转移到记录材料15。转移轧辊5作为转移部件具有体电阻率大约为10⁸—10⁹。

通过转移位置的记录材料15与光敏鼓1的表面分离，并沿着导向器12B被送到定影装置7，，被转移的色粉图象在记录材料表面被固定，然后，成为打印的成品被排放到排放托盘16。在记录材料与光敏鼓1分离后，光敏鼓的表面被清洁装置6清洁，留在光敏鼓表面的残余物质被清除掉以便下次重复使用。

下面描述根据本发明的一个实施例的作为图象加热装置的定影装置。

图1为定影装置的截面图。

标号17为一个可运动薄膜并包括一个低导热率的树脂材料的基底18，如聚酰亚胺，聚酰胺，PEEK，PES，PPS，PFA，PIFE，PEP或类似物质并且厚度为10—100μm，一个由Fe，Co或镀Ni，Cu，Cr或其它金属厚度为1—100μm的导电层19，一个最外表面分离层20，由一种或多种具有高阻热率和高分离特性的树脂材料，如，PFA，PTFE，FEP，硅树脂或类似物质构成。标号21为一个激励线圈，绕在铁芯22(芯体材料)上。芯体材料22作为线圈21的支撑部件。固定件23支撑线圈21和芯体材料22保持薄膜7的移动，其材料为液晶聚合物，苯酚树脂或类似物质。

滑板25叠放于芯体材料22与薄膜接触的位置，在辊隙处导引薄膜的运动。滑板25为玻璃或类似材料，相对于薄膜7具有低摩擦系数，并且最好其表面涂敷有润滑油或机油。芯体材料22可具有平坦的表面构成滑动部分。挤压轧辊24包括一个芯体金属涂敷有硅橡胶，氟化橡胶或类似物质。

挤压轧辊24与一个支撑件(芯体部件22，固定件23等)配合使用，用于支撑线圈21以与薄膜17形成一个缝隙。线圈21置于与辊隙相对的位置。

挤压轧辊24由一个未示出的驱动机构驱动，使薄膜17通过挤压轧辊而旋转。

承载未定影的色粉图象的记录材料由薄膜17和挤压轧辊24之间的辊隙给进，通过它，记录材料15被加热和挤压而熔融并固定色粉图象。

线圈21加有来自激励电路的电流不断变化的交变电流，使得由线圈21附近的箭头H指示的磁通密度产生和消失。由于芯体金属22的存在，磁通H延伸通过薄膜17的导电层。当改变的磁场穿过导电部件，在导电部件中即产生涡流，产生阻碍磁场改变的磁场。涡流由箭头C指示。

由于集肤效应，涡流I集中于线圈21导电层的的侧表面。并产生正比于薄膜的导电层的表面电阻RS的热量。表面电阻RS可表示为： $\mathrm{RS}=\mathrm{\ρ}/\mathrm{\σ}=\sqrt{\mathrm{\ω\μ\ρ}/2}$ 其中ω为电场的角频率，μ为导电层的导磁率，ρ为特定的电阻值，并且， $\mathrm{\σ}=\sqrt{2\mathrm{\ρ}/\mathrm{\ω\μ}}$ 导电层19的电功率为

其中，If为流经薄膜的电流。

如果RS或If增加，电功率也可增加，从而，产生的热量也会增加。

为了增加电阻RS，可增加频率ω，或通过选择材料，增加导磁率或特定电阻ρ。

如果导电层19为非磁性金属，则很难产生热量。但是，如果导电层19的厚度t比表面深度σ薄，则得出下列结果：

                    RS＝ρ/t

因此，热量取决于厚度t。

加到激励线圈的交变电流的频率最好为10—500KHz。

如果频率高于10KHz，导电层的吸收效率较好，如果频率不高于500KHz，可以用相对便宜的元件构成激励电路。

此外，如果频率不少于20KHz，则高于可听到的范围，可以避免电源工作时的噪音。如果频率不高于200KHz，在激励线圈中的电功率损失较低，向周围环境辐射的噪音也较低。

当10—500KHz的交变电流加于导电层时，其表面深度或厚度为几个微米到几百个微米。

如果导电层的厚度小于1μm，大部分电磁能量都不能被导电层19吸收，因此，效率较差。所以，从能量效率的观点出发，导电层的厚度最好不小于1μm，并不大于表面深度。

此外，如果厚度小于1μm，由于磁泄漏，将导致其他金属产生热量。另外，如果导电层19的厚度超过100μm，则薄膜刚性太高，且导电层中的导热区太长难于快速加热分离层20。由于这些原因，导电层的厚度最好为1—100μm。

为了使导电层19产生的热量增加，可增加If。因此线圈中的磁通增强，或磁通的改变增加。

因此，最好增加线圈的匝数，或采用高导磁率的芯体金属材料如铁氧体或坡莫合金。

如图2所示，激励线圈21被绕在大体垂直于薄膜运动方向的辊隙的长度方向上的具有E形截面的激励芯体金属上。

靠近端部A和B，磁通集中，造成产生的热量增加，以补偿在端部的热量的损失。

一个热敏电阻26感应挤压轧辊的表面温度，根据热敏电阻26检测的温度，提供给线圈21的电流得以控制。

当挤压轧辊25冷却时，热敏电阻26检测到低温度，电源的占空比增加，当检测的温度高时，电源的占空比减少。

热敏电阻可设置在芯金属22的表面上或滑板25的非滑动表面上。

标号27为一个保险元件，如温度保险，热开关，或类似元件，当超载时切断向线圈的电源供应。

如果导电层19的电阻太低时，涡流的发热效率减少，因此，导电层19的体电阻率在20度的周围温度下不小于1.5×10^-8Ω·cm。

如上所述，热量是在薄膜的表面导电层附近直接产生的，因此，可以快速地加热，而与比导电层更接近于线圈的薄膜的基底部件的导热率或热容量无关。此外，也不受薄膜基底的厚度的影响，因此即使为了高速定影，而增加薄膜的刚性而引起薄膜基底的厚度增加，也可快速加热到定影温度。

由于薄膜基底材料为低导热率的树脂，因此其显示了高绝热特性。所以，可以隔绝薄膜内部的大热容量部件如线圈或类似部件的热量。这样，即使在连续打印时，热损失也很小，可以取得较高的热效率。另外，热量不被传送到薄膜内的线圈，磁通密度稳定，不会造成线圈性能的劣化。

对应于热效率的改进，装置内部的温升得以抑制，因此消除了光电照相设备中的成像装置的不利影响。

在本实施例中，线圈相对于辊隙设置，色粉的加热可大体与薄膜中的热量产生同时进行。因此增加了热效率。

在前述的实施例中，薄膜17的导电层19通过电镀制成，真空蒸镀，溅射或类似方法可以取代电镀。

通过后述方法，导电层可以是铝或氧化金属合金等不适合于电镀的材料。

为了提供1—100μm的层厚度，最好采用电镀，因为这种厚度可很容易地得到。

如果利用铁磁性材料，如高导磁的铁，钴，镍或类似材料，由线圈21产生的电磁能可被很容易地吸收，加热效率得以改进。相应地磁场泄漏可被减少，减少了对周围部件的影响。在这些材料中，高电阻率材料是最好的。

对于导电层19，不仅可以使用金属，也可以使用粘合材料，将表面分离层粘合到低导热率的基底材料，其中高导电率，高导磁率粒子或晶须被分散。

导电粒子如碳粒子与锰，钛，铬，铁，铜，镍或类似材料混合，或包括上述的材料或氧化物的铁氧体的粒子或晶须在粘合材料中分散，构成导电层。

参见图4，描述本发明的另一个实施例。其基本结构与第一实施例相同，所以只描述其不同部分。

图4为纵向截面图。在图中，薄膜处于上部位置。图5为示意的顶部平面示意图，其中线圈21a和21b被以交错地绕在芯体金属28上。线圈21a和21b加有高频电流，其相位差为π/2。因此在纵向产生磁场的变化，在薄膜17中产生的热量分布是均匀的。

在前述的两个实施例中磁场的方向沿薄膜垂直的方向延伸，磁场也可以从外部线圈平行于导电层的表面作用于导电层19。

当具有适于定影温度的居里温度的磁材料作为导电层的材料时，当温度接近居里温度，热能可使导电层的内部能量增加，结果，导电层的磁通吸收率变低延迟了热量的产生。这样可以进行温度自控。当超过居里温度时，自磁化消失，在导电层19中产生的磁场因居里温度的降低而减少，使得涡流减少，以抑制热量的产生，以进行自温度控制。居里点最好为100—250℃，最佳为100—200℃，与色粉熔融点一致。

考虑到线圈21和薄膜17的感应在居里温度附近发生显著的变化，在向线圈21提供高频波的激励电路处的温度被检测到，根据检测结果，可以进行温度控制。

对于线圈21的芯体金属22，其最好为呈低居里温度的磁性材料。例如，当不能进行热控制时，及供纸停止时，芯体金属22的温度增加。结果，从产生高频波的电路来看，好象线圈21的感应增加，控制频率的控制电路，如果有的话，将增加频率，结果，能量以激励电路的功率损失的形式被消耗。因此，供应给线圈21的能量减少，失控现象停止。特别地，居里点最好选择在100—250℃的范围内。

如果居里温度低于100℃，温度则低于色粉的熔融点，而且即使薄膜的内部由低导热率的基底材料热绝缘的话，由于导电层产生的热量，芯体金属的温度也达到该温度，使得失控相对容易地发生。如果温度高于250℃，也不能防止失控的发生。

在前述的实施例中，描述的是利用薄膜进行加热，而不是利用具有低导热率的树脂材料的芯体材料的加热轧辊。

但是，如果导电层接近于激励线圈，则可得到高磁通密度，因此，利用薄的低导热率的基底材料的薄膜加热型是比较好的。

尽管本发明是针对这里披露的结构进行描述的，但不是意图对其细节进行限定，本申请意图覆盖各种改进和修改，其保护范围以后附的权利要求为准。

Claims (25)

1.一种图象加热装置，包括：

一个可运动部件，具有一个导电层和并可与记录材料运动；

一个激励线圈，用于产生磁通，其在所述的可运动部件中产生涡流，以在其内部产生热量，其中，在所述的记录材料上的图象由所述的可运动部件的热量加热；

其中所述的可运动部件在比导电层更接近所述的激励线圈的一侧具有一个低导热率材料。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述的低导热率材料为树脂材料。

3.根据权利要求1的装置，其中所述的低导热率材料的厚度不小于10μm且不大于100μm。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述的导电层为金属。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述的导电层具有的厚度不小于1μm且不大于100μm。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述的导电层的体电阻不小于1.5×10^-8欧姆.厘米。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述的导电层为居里温度为100—200℃的磁性材料。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述的可运动部件具有一个表面分离层。

9.根据权利要求1所述的装置，还包括一个芯材料，在其上面绕有激励线圈，所述的芯体材料为居里温度为100—200℃的磁性材料。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述的可运动部件为一种无边薄膜。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述的可运动部件为一个旋转部件。

12.根据权利要求1所述的装置，还包括一个与所述的可运动部件配合的挤压部件，以在其之间形成辊隙，其中承载有未定影的的图象的记录材料通过该辊隙，使得该图象固定于所述的记录材料上。

13.一种图象加热装置，包括：

一个可运动部件，具有一个导电层和并可与记录材料运动；

一个激励线圈，用于产生磁通，其在所述的可运动部件中产生涡流，以在其内部产生热量，其中，在所述的记录材料上的图象由所述的可运动部件的热量加热；

一个挤压部件，用于与所述的可运动部件配合，以在其之间形成一个辊隙；

其中所述的激励线圈相对于所述的辊隙。

14.根据权利要求13所述的装置，还包括一个支撑件，用于支撑所述的激励线圈，其中所述的挤压部件通过所述的可运动部件压接于所述的支撑件。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述的可运动部件为柔性的。

16.根据权利要求13所述的装置，其中所述的可运动部件比所述的导电层更靠近于所述的激励线圈的一侧具有低导热率的基底材料。

17.根据权利要求13所述的装置，其中所述的导电层为金属。

18.根据权利要求13所述的装置，其中所述的导电层的厚度为不小于1且不大于100μm。

19.根据权利要求13所述的装置，其中所述的导电层的体电阻不小于1.5×10^-8欧姆.厘米。

20.根据权利要求13所述的装置，其中所述的导电层为居里温度为100—200℃的磁性材料。

21.根据权利要求13所述的装置，其中所述的可运动部件具有一个表面分离层。

22.根据权利要求13所述的装置，还包括一个芯体材料，在其上面绕有激励线圈，所述的芯体材料为居里温度为100—200℃的磁性材料。

23.根据权利要求13所述的装置，其中所述的可运动部件为无边薄膜的形式。

24.根据权利要求13所述的装置，其中所述的可运动部件为一个可旋转部件。

25.根据权利要求13所述的装置，其中所述的承载未定影的图象的记录材料通过所述的辊隙，使得所述的固定在所述的记录材料上。

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