專利名稱：感應(yīng)加熱式的圖象加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖象加熱裝置，例如安裝在一成象裝置(如一復(fù)印機(jī)或打印機(jī))上的加熱和定影設(shè)備，特別是感應(yīng)加熱式的圖象加熱裝置。
背景技術(shù)：
靜電復(fù)印式的復(fù)印機(jī)或類似裝置具有一加熱裝置，用來(lái)定影一被轉(zhuǎn)換到紙張上(如記錄紙)或作為紙張上的記錄介質(zhì)的轉(zhuǎn)換材料上的調(diào)色圖象。
例如，加熱裝置具有一定影輥(也叫做加熱輥)用于熱熔化紙張上的調(diào)色粉，和一壓力輥，此壓力輥通過(guò)壓力接觸定影輥，使紙張夾在壓力輥和定影輥之間。定影輥是中空形的，一加熱元件通過(guò)夾持裝置被固定在定影輥的軸上。加熱元件包括一管狀的加熱器(例如鹵元素?zé)?，并且通過(guò)加在上面的預(yù)定的電壓產(chǎn)生熱。因?yàn)辂u元素?zé)舯恢糜诙ㄓ拜伒妮S上，由鹵元素?zé)舢a(chǎn)生的熱量均勻地放射到定影輥的內(nèi)表面，定影輥的外表面的溫度在圓周方向均勻分布。定影輥的外表面被加熱直到其上的溫度適合于定影(例如150℃攝氏度到200℃)。在這種狀態(tài)時(shí)，定影輥和壓力輥是向相反方向旋轉(zhuǎn)的，這時(shí)它們互相壓力接觸，并且?jiàn)A持和在其中間傳送上面粘有調(diào)色粉的紙張。在壓力接觸部分(后面稱作夾持部分)，即定影輥和壓力輥之間，紙張上的調(diào)色劑被定影輥的熱量熔化，并且通過(guò)在兩個(gè)輥?zhàn)饔玫膲毫Ρ还潭ㄔ诩垙埳稀?br> 然而，在上述的具有加熱元件的加熱裝置中，加熱元件包括一鹵元素?zé)艋蝾愃圃O(shè)備，鹵元素?zé)舻妮椛錈岜挥脕?lái)加熱定影輥，因此在一電源被啟動(dòng)后，需要一相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間作為使定影輥的溫度到達(dá)一適合定影的預(yù)定時(shí)間(后面稱作加熱時(shí)間)。這導(dǎo)致使用者在此期間不能使用復(fù)印機(jī)，并且被迫等候相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
另一方面，如果大量的電能用于定影輥，用來(lái)縮短加熱時(shí)間和提高對(duì)于使用者的可操作性，將引起加熱裝置中的電能消耗上升而違反能源節(jié)約的原則。
因此，為了提高復(fù)印機(jī)和類似設(shè)備的商業(yè)價(jià)值，更多的注意力和重要性投入到設(shè)計(jì)節(jié)能的(電能低消耗的)加熱裝置和對(duì)于使用者的可操作性(快速打印)的兼容性。
作為一個(gè)符合這樣要求的裝置，以往提出使用一種利用高頻感應(yīng)的感應(yīng)加熱類型的加熱裝置作為熱源，這已經(jīng)在日本專利申請(qǐng)59-33787中公開(kāi)。
感應(yīng)加熱裝置使得一與包括一個(gè)金屬導(dǎo)體的中空定影輥同軸安置的線圈，通過(guò)一流過(guò)線圈的高頻電流產(chǎn)生的高頻磁場(chǎng)在定影輥中產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)渦流，并且定影輥本身的表面電阻產(chǎn)生焦耳熱。
根據(jù)感應(yīng)加熱式加熱裝置，電熱轉(zhuǎn)換效率大大提高因此加熱時(shí)間的縮短成為可能。
在這樣一個(gè)感應(yīng)加熱式加熱裝置中，幾安或幾十安的大電流流過(guò)線圈，這就導(dǎo)致了線圈本身的焦耳熱造成溫升的問(wèn)題。
當(dāng)一感應(yīng)線圈置于加熱元件的內(nèi)部，沒(méi)有有效熱輻射產(chǎn)生并且線圈溫升非常大。
當(dāng)感應(yīng)線圈產(chǎn)生溫升時(shí)，有這樣的問(wèn)題產(chǎn)生，例如感應(yīng)線圈的包皮由于熱而熔化并且絕緣被破壞。
如上所披露，例如在日本專利申請(qǐng)54-39654和日本專利申請(qǐng)10-282826中建議了用一冷卻機(jī)構(gòu)例如吹風(fēng)裝置來(lái)抑制感應(yīng)線圈的溫升。
然而，設(shè)置吹風(fēng)裝置之類的冷卻機(jī)構(gòu)不僅僅導(dǎo)致相應(yīng)的費(fèi)用的提高，而且必須保證有足夠的空間。此外，間接冷卻由電能產(chǎn)生的熱將導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮到上述的問(wèn)題，因此本發(fā)明的目的是提供能抑制感應(yīng)線圈的溫升的圖象加熱裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一較小受來(lái)自電源損耗影響的圖象加熱裝置。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一具有優(yōu)良的產(chǎn)熱效率的圖象加熱裝置。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一用于加熱形成在記錄材料上的圖象的圖象加熱裝置，包括一加熱元件；和一用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)以在所述加熱元件中產(chǎn)生渦流的勵(lì)磁線圈，和一個(gè)把電流供到所述的勵(lì)磁線圈的電源，其中滿足下面關(guān)系式0.1≤W/(W+W’)≤0.8，式中，W表示總的電功率減去有效功率W得到的剩余值，總的電功率是加到所述的勵(lì)磁線圈的有效電率與有效電壓的乘積。
本發(fā)明的進(jìn)一步的發(fā)明目的參照相應(yīng)的附圖和下面的詳細(xì)描述將很明顯。


圖1是第一實(shí)施例的成象裝置的示意性結(jié)構(gòu)模型圖；圖2是感應(yīng)熱式加熱裝置的橫截面圖；圖3是勵(lì)磁線圈的功率因數(shù)和溫度間關(guān)系的曲線圖；圖4是另一感應(yīng)熱式加熱裝置的橫截面圖(類型1)；
圖5是另一感應(yīng)熱式加熱裝置的橫截面圖(類型2)；圖6是另一感應(yīng)熱式加熱裝置的橫截面圖(類型3)；圖7是另一感應(yīng)熱式加熱裝置的橫截面圖(類型4)；圖8是另一感應(yīng)熱式加熱裝置的橫截面圖(類型5)；圖9是每分鐘復(fù)印紙張的數(shù)量和定影單元的功率因數(shù)間關(guān)系的曲線圖；圖10是定影單元的功率因數(shù)和能量損耗間關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
首先說(shuō)明有功功率和無(wú)功功率。在交電流的情況下，當(dāng)電路中有一電容器C和一線圈L時(shí)，通常由電阻R來(lái)平衡，在電流和電壓間產(chǎn)生相位差。如果在電路中，沒(méi)有電容器C和線圈L，僅有電阻R，那么不產(chǎn)生相位差，相位差為零。因此電壓和電流以相同的相位正常的流過(guò)。在這種情況下，施加電壓的同時(shí)電流同步流過(guò)，因此，電能有效消耗，有功功率是100％而無(wú)功功率是0％。通過(guò)使用有效電流值I和有效電壓值V，電能消耗W表示為W＝IV。
然而，當(dāng)電容器C和線圈L如前所描述都存在時(shí)，電壓和電流間產(chǎn)生相位差，因此即使在加上電壓時(shí)，并沒(méi)有電流流過(guò)，將產(chǎn)生一種狀態(tài)，盡管有如前所述一樣的有效電壓和有效電流，電能沒(méi)有有效的消耗。因此，如果當(dāng)以正弦波振蕩時(shí)電壓和電流間的相位差是θ，電能的有效消耗是W即W＝IVcosθ，并且比原先的值小。電能的有效消耗被稱做有功功率。先前的例子作為一個(gè)相位差等于零和cosθ＝1的例子，有效電流和有效電壓的簡(jiǎn)單乘積，也就是當(dāng)相位差是0時(shí)的電能的消耗減去有功功率即無(wú)功功率。
加到線圈上的總的電能，有功功率W和無(wú)功功率W’能通過(guò)一用于交流電供電的普通的功率表來(lái)測(cè)量。在本發(fā)明中，有效電流、有效電壓和線圈消耗的電能被測(cè)量，并且作為電能消耗的正常顯示的是有功功率。例如，有效電流15A，有效電壓130V，電能消耗顯示是650W，在此時(shí)用于線圈的總的電能是有效電流和有效電壓的乘積15×130＝1950W，接著顯示的有功功率是650W，因此無(wú)功功率是1950-650＝1300W。
功率因數(shù)(W/(W+W’))，被例如勵(lì)磁線圈的形狀(匝數(shù)和匝間寬度)、勵(lì)磁線圈和加熱元件的距離、所施加電流的頻率、輥的材料等參數(shù)改變，如果采用鐵心，還包括鐵心的磁特性這一參數(shù)。如果上述一個(gè)條件是固定的，功率因數(shù)可以通過(guò)調(diào)整其它的參數(shù)來(lái)調(diào)整。例如，勵(lì)磁線圈的間隙變寬，通過(guò)加寬線圈線匝的寬度和加寬鐵心的寬度或者提高鐵心在磁路中所占的比例，能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整功率因數(shù)。
(第一實(shí)施例)(1)成象裝置的例子圖1是本實(shí)施例成象裝置的示意性結(jié)構(gòu)模型圖。本實(shí)施例的成象裝置是一利用轉(zhuǎn)換型靜電攝影處理的激光打印機(jī)。
標(biāo)號(hào)101表示靜電攝影感光鼓，它作為一圖象承載元件沿箭頭的順時(shí)針?lè)较蛞灶A(yù)定的圓周速度旋轉(zhuǎn)。
標(biāo)號(hào)102表示一具有導(dǎo)電性和彈性的充電輥?zhàn)鳛槌潆娧b置，通過(guò)預(yù)定的壓力和感光鼓101相接觸，并且隨著感光鼓101的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)或被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。從電源部分(圖中沒(méi)有顯示)向充電輥102施加一預(yù)定充電偏壓，給充電輥102充電，由此旋轉(zhuǎn)感光鼓101的外圍表面被均勻地接觸充電達(dá)到預(yù)定的極性和電勢(shì)。
標(biāo)號(hào)103表示一作為信息書(shū)寫(xiě)裝置的曝光裝置。曝光裝置103是一激光掃描儀，輸出一對(duì)應(yīng)于圖象信息的時(shí)間序數(shù)電數(shù)字象素信號(hào)調(diào)制的激光，通過(guò)反光鏡103a的反射掃描和曝光旋轉(zhuǎn)感光鼓101的均勻充電表面(通過(guò)光束L)。因此對(duì)應(yīng)于掃描曝光圖案的靜電潛象形成在感光鼓101的表面。
標(biāo)號(hào)104表示一顯影裝置，它把形成在感光鼓101表面的靜電潛象顯影成為調(diào)色圖象。標(biāo)號(hào)104a表示一顯影輥，從電源部分(圖中沒(méi)有顯示)向顯影輥施加一預(yù)定的顯影偏壓。
標(biāo)號(hào)105表示作為傳送裝置的具有導(dǎo)電性和彈性的傳送輥，通過(guò)一預(yù)定的壓力和感光鼓101壓力接觸，因此形成一傳送夾持部分T。一記錄紙張(傳送材料)P作為一記錄介質(zhì)在預(yù)定的控制定時(shí)下，從紙張供給部分送入到傳送夾持部分T(紙張供送部分圖中沒(méi)有顯示)，并且被夾持和傳送，感光鼓101的表面上的調(diào)色劑圖象被循序地轉(zhuǎn)換到記錄紙張P的表面。在預(yù)定控制定時(shí)下，從電源部分向轉(zhuǎn)換輥105施加一個(gè)極性與調(diào)色劑充電相反的合適的偏壓(電源部分在圖中沒(méi)有顯示)。
標(biāo)號(hào)106表示一加熱裝置(圖象加熱定影裝置)，用于熱定影不固定的調(diào)色劑圖象，通過(guò)轉(zhuǎn)換夾持部分T記錄紙張P循序地從感光鼓101的表面分離，并被引入到加熱裝置106，記錄紙張P上的調(diào)色劑圖象被加熱加壓固定在記錄紙張P上。通過(guò)加熱裝置106的記錄紙張P作為一圖象形成品(復(fù)印件或打印件)被傳送。加熱裝置106是依據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)熱式的加熱裝置，將在下面的第(2)項(xiàng)中給予詳細(xì)描述。
標(biāo)號(hào)107表示一感光鼓表面清洗裝置，它移走感光鼓表面的污染物，例如紙張分離后沒(méi)有轉(zhuǎn)換的調(diào)色劑和感光鼓表面的紙屑?xì)堅(jiān)?，并且清洗鼓的表面。通過(guò)清洗裝置107清洗的感光鼓表面可以重復(fù)用來(lái)成象。
(2)加熱裝置106圖2是加熱裝置106的橫截面圖。本實(shí)旋例的加熱裝置106是一熱輥型的加熱裝置，其中其上載有不固定的調(diào)色劑圖象t的記錄材料P，如作為被加熱材料的記錄紙張或OHT，通過(guò)一定影夾持部分N被引入并且?jiàn)A持和傳送，定影夾持部分N是作為感應(yīng)熱加熱元件的定影輥1和作為壓力元件的壓力輥2之間的壓力接觸部分，在定影夾持部分N，未定影的調(diào)色劑圖象t通過(guò)定影輥1的熱量和夾持壓力被熱壓固定在記錄材料P上。
定影輥1是鋼制的心軸圓柱體，是具有外徑40mm，厚0.7mm的磁性金屬元件。為了提高其脫模性能，例如，可以在它的外周表面提供一層厚度為10到50um的氟樹(shù)脂層，如PTFE或PFA。
壓力輥2包括一中空心軸2a和一彈性層2b，此彈性層是形成在中空心軸外周表面上的表面釋放耐熱橡膠層。
通過(guò)定影輥1旋轉(zhuǎn)安裝到定影單元框架(未圖示)的相對(duì)尾端，定影輥1被安裝和支持，并沿箭頭的順時(shí)針?lè)较蛴沈?qū)動(dòng)系統(tǒng)(未圖示)按預(yù)定速度驅(qū)動(dòng)。
壓力輥2置于定影輥1的下面與定影輥1平行，通過(guò)其旋轉(zhuǎn)安裝到定影單元框架的心軸2a的相對(duì)尾端，壓力輥2被支持，并且通過(guò)一采用彈簧或類似裝置的偏壓機(jī)構(gòu)(未圖示)被向上推壓并向定影輥1的旋轉(zhuǎn)軸偏壓，以一預(yù)定的壓力壓向定影輥1的下部。通過(guò)壓力輥2朝定影輥1的壓力接觸，彈性層2b在與定影輥1的壓力接觸部分彈性變形，具有預(yù)定寬度的定影夾持部分N作為給需要加熱的材料加熱的加熱部分，形成在壓力輥2和定影輥1之間。在本實(shí)施例中，壓力輥2承受著大約304N的總壓力(大約30Kg的力)，因此定影夾持部分N在那種情況下的夾持寬度大約是6mm。然而，根據(jù)情況，負(fù)載隨著夾持寬度的變化而改變。
壓力輥2通過(guò)定影輥1的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)借助于定影夾持部分N的壓力接觸摩擦力被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
標(biāo)號(hào)9表示一勵(lì)磁線圈組件，此勵(lì)磁線圈組件作為一磁通量產(chǎn)生裝置，它包括一勵(lì)磁線圈3，一磁心4，一線圈支撐架5等等。
線圈支撐架5是一橫截面為半圓槽型的元件，它由如PPS，PEEK或苯酚樹(shù)脂之類的耐熱樹(shù)脂制成，并且勵(lì)磁線圈3纏繞成船型，磁心4是由4mm厚的鐵素體板組合成的T型，勵(lì)磁線圈3和磁心4一起包含在線圈支撐架5中以形成勵(lì)磁線圈組件9。
勵(lì)磁線圈組合體9是由一撐條6保持并且插入到定影輥1的中空部分，線圈支撐架5的半圓周的表面朝下，撐條6的相對(duì)的尾端部分由定影單元框架支撐和固定，定影單元框架在圖中沒(méi)有顯示。在本實(shí)施例中，與線圈支撐架5的半圓周表面相鄰的外部表面和中空的定影輥1的內(nèi)部表面間的間隙距離是2mm。
定影輥1被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，壓力輥2被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并且從勵(lì)磁電路11向勵(lì)磁線圈3施加10到100KHZ的交變電流。由交變電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)產(chǎn)生一流過(guò)定影輥1的內(nèi)表面的渦流，定影輥1的內(nèi)表面是一導(dǎo)電層，并且產(chǎn)生焦耳熱。即，定影輥1被感應(yīng)加熱。定影輥1的溫度通過(guò)一溫度傳感器7檢測(cè)，該傳感器例如是與定影輥表面鄰接的熱敏電阻，被檢測(cè)出的溫度信息(檢測(cè)信號(hào))輸入到控制電路12?；谳斎氲臋z測(cè)溫度信息，控制電路12升高或者降低勵(lì)磁電路11到勵(lì)磁線圈3的電能供應(yīng)，使得定影輥1的表面溫度成為一個(gè)預(yù)定溫度，即，定影夾持部分N的溫度可以自動(dòng)地控制到一預(yù)定的定影溫度。
因此，在定影輥和壓力輥被旋轉(zhuǎn)，定影輥1被感應(yīng)加熱并被控制到預(yù)定的溫度的狀態(tài)下，其上載有未定影的調(diào)色劑圖象t的記錄材料P由一個(gè)傳送導(dǎo)引器8導(dǎo)引，并且被定影夾持部分N引入夾持和傳送，未定影的調(diào)色劑圖象t通過(guò)定影輥1的熱量和夾持壓力被熱壓固定到記錄材料P的表面。離開(kāi)定影夾持部分N的記錄材料P從定影輥1的表面分離并且被分開(kāi)和傳送。標(biāo)號(hào)10表示一記錄材料分離棘爪，它設(shè)成接觸或接近定影夾持部分N的記錄材料出口側(cè)的定影輥1的表面。
為了提高定影輥1產(chǎn)生的熱量，優(yōu)選的是增加勵(lì)磁線圈3的匝數(shù)，也可以用一具有高滲透性和低剩磁通密度的材料，例如用鐵素體或坡募合金形成磁心4，或者提高交變電流的頻率。
當(dāng)高頻的交變電流施加到勵(lì)磁線圈3中，在振蕩的電流和電壓間產(chǎn)生相位差。在這種情況下，通過(guò)使用流過(guò)勵(lì)磁線圈的有效電流I0和有效電壓V0和它們之間的相位差θ，線圈中電能的有效消耗可表示為W＝I0V0cosθ。
cosθ是一參數(shù)，被稱做功率因數(shù)(PF)，通過(guò)使用在勵(lì)磁線圈中有效消耗的電功率W和無(wú)功功率W’也可表示為PF＝cosθ＝W/(W+W’)。
在本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，如前面所描述的線圈支撐架5的外周表面和定影輥1的內(nèi)表面間的距離是2mm，并且鐵心4被假定成是一厚度為4mm的平的鐵素體板組合成的一T型結(jié)構(gòu)，同時(shí)，功率因數(shù)是0.30。
由溫度傳感器7檢測(cè)的溫度被設(shè)置保持在180℃，并且記錄紙張P的傳輸速度被設(shè)置到200mm/sec的數(shù)量級(jí)。
在這種結(jié)構(gòu)中，在室溫為25℃的環(huán)境中，由改變一分鐘所提供的復(fù)印紙張的數(shù)量得到的流過(guò)勵(lì)磁線圈的有效電流值Ic，和勵(lì)磁線圈的溫度值Tc顯示在下面的表格1中。
表格1

表格1所示的紙張供應(yīng)模式A，B和C如下A記錄紙張以20張/分鐘的速度輸出的情況。
B記錄紙張以30張/分鐘的速度輸出的情況。
C記錄紙張以40張/分鐘的速度輸出的情況。
從表格1中看到勵(lì)磁線圈的溫度Tc隨著流過(guò)勵(lì)磁線圈的電流值Ic的上升而上升?？梢酝ㄟ^(guò)下面的事實(shí)來(lái)理解單位時(shí)間復(fù)印紙張的數(shù)量上升，在記錄紙張上固定調(diào)色劑所需的電量上升，使得流過(guò)勵(lì)磁線圈的電流值上升，并且勵(lì)磁線圈中作為焦耳熱損耗的熱損失的增加與流過(guò)勵(lì)磁線圈的電流值的平方成比例。
接下來(lái)，系統(tǒng)中加熱裝置(定影設(shè)備)結(jié)構(gòu)的改變使功率因數(shù)降低到0.2數(shù)量級(jí)，使用該系統(tǒng)進(jìn)行相同實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。通過(guò)減小平的鐵素體鐵心4的厚度到3mm，功率因數(shù)降低。
表格2

從表格2中可以看到在所有的紙張供應(yīng)模式A，B和C中，勵(lì)磁線圈的溫度Tc比在功率因數(shù)為0.3的裝置中上升了很多。特別的是在紙張?zhí)峁┠Ｊ紺中，勵(lì)磁線圈的溫度是一個(gè)高溫，等于或高于220℃，可能會(huì)引起覆蓋銅導(dǎo)線的樹(shù)脂層的絕緣的破壞或者定影輥表面的異常溫升?？紤]到線圈的耐熱溫度，優(yōu)選的是在一具有40張/分鐘的處理能力的成象裝置中，采用一功率因數(shù)為0.3或者比0.3高的的定影單元。在一具有30張/分鐘或者更低的處理能力的成象裝置中，采用一功率因數(shù)為0.2或比0.2高的定影單元。
上述的理由是，即使每單位時(shí)間輸出的紙張的數(shù)量是一樣的，勵(lì)磁線圈的溫度由于功率因數(shù)從0.3降到0.2而上升，因此功率因數(shù)變差，從而流過(guò)勵(lì)磁線圈的電流值加大，其結(jié)果是，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生的焦耳熱的量上升。
圖3顯示了當(dāng)記錄紙張?jiān)谙嗤瑺顟B(tài)下被輸出并且定影系統(tǒng)的功率因數(shù)變化時(shí)勵(lì)磁線圈的溫升曲線?？梢钥吹疆?dāng)功率因數(shù)變得較小時(shí)，勵(lì)磁線圈的溫度驟然上升。
如上所描述，當(dāng)勵(lì)磁線圈3溫度變高時(shí)，電阻也變大并且電源的效率變差。當(dāng)電能進(jìn)一步供應(yīng)以彌補(bǔ)時(shí)，將進(jìn)一步產(chǎn)生熱量使裝置進(jìn)入惡性循環(huán)。線圈3的表面由絕緣耐熱樹(shù)脂層覆蓋，如聚酰亞胺或者酰胺亞胺，但是如果線圈產(chǎn)生的熱量太大，將超過(guò)樹(shù)脂的耐熱溫度，使絕緣被破壞[耐熱樹(shù)脂，如聚酰亞胺導(dǎo)線(PIW)或者酰胺亞胺導(dǎo)線(AIW)的耐熱溫度大約是220℃到235℃]。線圈3產(chǎn)生的熱量引起鐵心4的溫升。如果鐵心4超過(guò)居里溫度，它的磁導(dǎo)率將非常低并且產(chǎn)熱效率變差。
當(dāng)使用表面覆蓋有樹(shù)脂的線圈時(shí)，以線圈的耐熱溫度為參考，測(cè)定打印機(jī)的處理能力和定影單元的功率因數(shù)間的關(guān)系。結(jié)果顯示于圖9中。
這一點(diǎn)可以從圖9中理解，在一每分鐘輸出紙張數(shù)量超過(guò)10張的打印機(jī)中，必須使用一功率因數(shù)至少為0.1的定影單元。在一每分鐘的輸出量超過(guò)20張的打印機(jī)中，需要用一功率因數(shù)至少為0.15的定影單元。在一每分鐘輸出紙張數(shù)量超過(guò)30張的打印機(jī)中，需要用一功率因數(shù)至少為0.2的定影單元。在一每分鐘輸出紙張數(shù)量超過(guò)40張的打印機(jī)中，需要用一功率因數(shù)至少是0.25的定影單元。
當(dāng)勵(lì)磁線圈的溫度上升顯著時(shí)，可以通過(guò)縮短勵(lì)磁線圈和定影輥間的距離，或者在勵(lì)磁線圈附近安置一高導(dǎo)熱元件來(lái)處理，但是據(jù)我們的研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論采取什么防范措施，要想在一安全的溫度范圍內(nèi)使用勵(lì)磁線圈的溫度，需要功率因數(shù)至少是0.10。進(jìn)一步，考慮到定影系統(tǒng)的浮動(dòng)程度，理想的功率因數(shù)是0.20或者比0.20高。
另一方面，當(dāng)功率因數(shù)值大約是1.0時(shí)，能量損耗上升并且電源產(chǎn)生的熱量上升。由此，有效的電磁轉(zhuǎn)換效率變差并且電能不能施加到加熱元件上。
所以，我們?cè)噲D檢測(cè)定影單元的功率因數(shù)和能量損耗之間的關(guān)系。結(jié)果顯示在圖10中。
如果能量損耗是0.3或者更大，電源產(chǎn)生的熱量變大，并且即使施加電能，電源的損耗也變大，用來(lái)給加熱元件加熱的有效電能變小，這些是沒(méi)有效率的。
所以，為了抑制能量損耗，所期望的是功率因數(shù)的上限是0.8或者比0.8低，進(jìn)一步，理想的是電源的能量損耗被抑制到0.1的數(shù)量級(jí)，因此優(yōu)選的是設(shè)置功率因數(shù)的上限為0.5或者比0.5低。
當(dāng)功率因數(shù)值如上所描述變大時(shí)，勵(lì)磁線圈的溫升是有利的，但是用于產(chǎn)生高頻的驅(qū)動(dòng)電源的轉(zhuǎn)切換損耗變大，并且在該電源中的電能損耗上升，這些是沒(méi)有效率的。對(duì)于需要大功率因數(shù)的定影系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)的改變?nèi)缭黾予F心的橫截面是困難的，因此確定功率因數(shù)的上限是0.80數(shù)量級(jí)。進(jìn)一步，考慮到電源的電熱轉(zhuǎn)換效率以及確保定影系統(tǒng)的浮動(dòng)程度，所期望的功率因數(shù)理想值是0.50或者比0.5低。
如上所描述的，考慮到線圈的耐熱溫度和能量損耗，需要設(shè)置定影單元的功率因數(shù)(W/(W+W’))為0.1或者比0.1高到0.8或者比0.8低的值。考慮到定影裝置設(shè)計(jì)的浮動(dòng)程度，優(yōu)選的值是0.2或者比0.2高和0.5或者比0.5低。
更具體是，在一每分鐘輸出的紙張是10張或者更多張的打印機(jī)中，可取的是采用用一功率因數(shù)是0.1或者比0.1高和0.8或者比0.8低的定影裝置。在一每分鐘輸出的紙張是20張或者更多張的打印機(jī)中，可取的是采用一功率因數(shù)是0.15或者比0.15高和0.8或者比0.8低的定影裝置。在一每分鐘輸出的紙張是30張或者更多張的打印機(jī)中，可取的是采用一功率因數(shù)是0.2或者比0.2高和0.8或者比0.8低的定影裝置。在一每分鐘輸出的紙張是40張或者更多張的打印機(jī)中，可取的是采用一功率因數(shù)是0.25或者比0.25高和0.8或者比0.8低的定影裝置。
(第二實(shí)施例)本發(fā)明的功率因數(shù)的范圍可以有效地應(yīng)用到不同于上述第一實(shí)施例描述的感應(yīng)加熱類型的加熱裝置的其它各種感應(yīng)加熱類型的加熱裝置中。圖4到8顯示了這種其它感應(yīng)加熱類型的加熱裝置。
a)圖4勵(lì)磁線圈3安置于定影輥1外部的加熱裝置。
b)圖5用一環(huán)狀的或者圓柱狀的磁性金屬帶1A代替定影輥1作為感應(yīng)加熱元件的加熱裝置。磁性金屬帶1A是包括一磁性金屬層的層壓件，或其本身內(nèi)部是一磁性金屬元件。
磁性金屬帶1A夾持在置于其內(nèi)部的勵(lì)磁線圈組件9的線圈支撐架5和置于其外部的壓力輥2之間，它因此形成一定影夾持部分N，線圈支撐架5和壓力輥2相互壓力接觸。
在該裝置中，壓力輥2沿箭頭的逆時(shí)針?lè)较蛴沈?qū)動(dòng)裝置M(壓力輥驅(qū)動(dòng)型)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)壓力輥2和磁性金屬帶1A間的定影夾持部分N上的壓力接觸摩擦力，通過(guò)壓力輥2的旋轉(zhuǎn)，一旋轉(zhuǎn)力作用在磁性金屬帶1A上。從而磁性金屬帶1A沿箭頭的順時(shí)針?lè)较虮或?qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而它的內(nèi)表面在定影夾持部分N內(nèi)與勵(lì)磁線圈組件9的線圈支撐架5的下側(cè)部分緊密接觸滑動(dòng)。
磁性金屬帶1A通過(guò)由勵(lì)磁線圈3產(chǎn)生的磁通量感應(yīng)加熱，并且作為被加熱材料的記錄材料P被定影夾持部分N引入并加熱。
c)圖6用一有末端作為感應(yīng)加熱元件的卷起的長(zhǎng)網(wǎng)狀磁性金屬帶1B的裝置。磁性金屬帶1B從放出帶軸13，經(jīng)由定影夾持部分N移向卷帶軸14。磁性金屬帶1B是包括一金屬磁性層的層壓部件，或者其本身內(nèi)部是一金屬磁性元件。
磁性金屬帶1B通過(guò)勵(lì)磁線圈3產(chǎn)生的磁通量在定影夾持部分N感應(yīng)加熱，作為被加熱材料的記錄材料P被定影夾持部分N引入并加熱。
d)圖7在此裝置中，磁性金屬帶1C作為一感應(yīng)加熱元件，沿著支撐架的長(zhǎng)度被固定安置在線圈支撐架5下部的大體中心部分，圓筒形的耐熱薄膜15(定影薄膜)被固定到勵(lì)磁線圈3、磁性鐵心4、線圈支撐架5和磁性金屬帶1C的組件上，并且定影薄膜15夾持在固定磁性金屬帶1C和壓力輥2之間，磁性金屬帶1C和壓力輥2互相壓力接觸形成定影夾持部分N。
在此裝置中，壓力輥2沿箭頭逆時(shí)針?lè)较蛴沈?qū)動(dòng)裝置M(壓力輥驅(qū)動(dòng)型)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)壓力輥2的旋轉(zhuǎn)，通過(guò)壓力輥2和定影薄膜15間的定影夾持部分N上的壓力接觸摩擦力，一旋轉(zhuǎn)力作用在定影薄膜15上，因此定影薄膜15按照箭頭的順時(shí)針?lè)较虮或?qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而定影薄膜15的內(nèi)表面與磁性金屬帶1C的下側(cè)部分在定影夾持部分N內(nèi)緊密接觸滑動(dòng)。
固定磁性金屬帶1C通過(guò)勵(lì)磁線圈3產(chǎn)生的磁通量感應(yīng)加熱，并且作為一被加熱材料的記錄材料P被引入到定影夾持部分N，并且由通過(guò)定影層15(加熱型)的固定磁性金屬帶1C的熱量加熱。
e)圖8此裝置如同圖7中的層加熱類型的裝置，定影薄膜15被制成一具有末端的卷起的長(zhǎng)網(wǎng)狀元件，它從放出帶軸13，經(jīng)由定影夾持部分N移動(dòng)到卷帶軸14。
固定磁性金屬帶1C由勵(lì)磁線圈3產(chǎn)生的磁通量感應(yīng)加熱，并且作為一加熱材料的記錄材料P被引入定影夾持部分N，并且由通過(guò)定影薄膜15的固定磁性金屬帶1C的熱量加熱。
上述實(shí)施例裝置是傳送型的電復(fù)印裝置，本發(fā)明作為圖象加熱和定影裝置可以有效地用于各種各樣的成象裝置(例如復(fù)印機(jī)，激光打印機(jī)，傳真機(jī)，縮微膠片閱讀復(fù)印機(jī))，顯示裝置以及一記錄裝置，在此記錄裝置中通過(guò)直接類型的成象方法和裝置在電子攝影紙、靜電記錄紙或者類似的紙張上直接形成并產(chǎn)生調(diào)色劑圖象，或者是通過(guò)磁記錄成象類型或其它適當(dāng)類型的成象方法和裝置在記錄材料上通過(guò)熱融化調(diào)色劑形成圖象，并且被加熱和固定。
本發(fā)明的加熱裝置可以被廣泛的應(yīng)用，不僅僅作為上述實(shí)施例描述的圖象加熱裝置和定影裝置，例如，也可以作為一用于加熱上面載有圖象的記錄材料和提高表面屬性如光澤的圖象加熱和定影裝置，或者作為一用于加熱其上載有圖象的記錄材料并且試驗(yàn)性地定影圖象的圖象加熱裝置，或者作為一用于傳送類似文章的紙張和進(jìn)行烘干、平滑、層壓處理等等的加熱裝置，或者類似的設(shè)備。
本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，而要覆蓋基于此技術(shù)思想的所有一樣的改型。
權(quán)利要求
1.一用于加熱形成在記錄材料上的圖象的圖象加熱裝置，包括一加熱元件；和一用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)以在所述加熱元件中產(chǎn)生渦流的勵(lì)磁線圈，和一個(gè)把電流供到所述的勵(lì)磁線圈的電源，其中滿足下面關(guān)系式0.1≤W/(W+W’)≤0.8式中，W表示總的電功率減去有效功率W得到的剩余值，總的電功率是加到所述的勵(lì)磁線圈的有效電率與有效電壓的乘積。
2.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于上述的關(guān)系為0.2≤W/(W+W’)≤0.5。
3.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于還包括一檢測(cè)所述加熱元件溫度的溫度檢測(cè)元件，和一控制所述勵(lì)磁線圈電源的控制裝置，以便由所述溫度檢測(cè)元件檢測(cè)的溫度可以維持在一設(shè)定的溫度。
4.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述的圖象加熱裝置被用于具有每分鐘處理10張或更多張的處理能力的成象裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述的圖象加熱裝置被用于具有每分鐘處理20張或更多張的處理能力的成象裝置中，并且具有0.15≤W/(W+W’)≤0.8的關(guān)系。
6.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述的圖象加熱裝置被用于具有每分鐘處理30張或更多張的處理能力的成象裝置中，并且具有0.2≤W/(W+W’)≤0.8的關(guān)系。
7.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述的圖象加熱裝置被用于具有每分鐘處理40張或更多紙的處理能力的成象裝置中，并且具有0.25≤W/(W+W’)≤0.8的關(guān)系。
8.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述勵(lì)磁線圈表面覆蓋有樹(shù)脂層。
9.如權(quán)利要求8所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述的樹(shù)脂層是聚酰亞胺。
10.如權(quán)利要求8所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述的樹(shù)脂層是酰胺亞胺。
11.如權(quán)利要求8所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述的樹(shù)脂的耐熱溫度是220℃到235℃。
12.如權(quán)利要求1或2所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述的勵(lì)磁線圈由耐熱樹(shù)脂形成的線圈支撐架支撐，所述的線圈支撐架設(shè)在所述的勵(lì)磁線圈和所述的加熱元件之間。
13.如權(quán)利要求1或2所述的圖象加熱裝置，其特征在于所述的電源是一個(gè)激磁電源，用來(lái)把10KHz到100KHz的高頻電流加到所述的勵(lì)磁線圈。
全文摘要
用于加熱形成在記錄材料上的圖象的圖象加熱裝置，包括一加熱元件；和一用來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)以在所述加熱元件中產(chǎn)生渦流的勵(lì)磁線圈，和一個(gè)把電流供到所述的勵(lì)磁線圈的電源，其中滿足下面關(guān)系式0.1≤W/(W+W’)≤0.8，式中，W表示總的電功率減去有效功率W得到的剩余值，總的電功率是加到所述的勵(lì)磁線圈的有效電率與有效電壓的乘積。
文檔編號(hào)H05B6/14GK1652640SQ200510054339
公開(kāi)日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2001年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月11日
發(fā)明者中山敏則, 渡邊督 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社