CN1763648B

CN1763648B - 图像加热设备

Info

Publication number: CN1763648B
Application number: CN2005101163670A
Authority: CN
Inventors: 中濑贵大; 铃木仁; 山本直之
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: KR100762855B1; US20060086720A1; CN1763648A; EP1650610A1; EP1650610B1; KR20060049113A; JP2006119455A; JP4652769B2

Abstract

在使用感应加热的定影设备中，在磁通生成构件的输出结束之后，在需要的时候执行冷却次序以迅速地实施感应线圈的冷却而不需要特殊的构件。

Description

图像加热设备

技术领域

本发明涉及一种用于加热记录材料上图像的图像加热设备。作为图像加热设备，具有用于将未定影的图像定影到记录材料上的定影设备，用于通过加热定影在记录材料上的图像而改进图像光泽的赋予光泽设备等。

背景技术

图2是电子照相设备的示意剖视图。在电子照相设备中，光敏鼓1由充电设备2充电并且原件或数据由原件支撑板或激光扫描仪转换成光线L。光敏鼓暴露于光线L之下，这样曝光部分中的电势降低，因此就与未曝光部分不同。取决于电势中的该差异，显影设备中调色剂t跳跃到光敏鼓1上的方式会变化，这样就形成图像。在光敏鼓上形成的调色剂图像由转印设备5转印到记录材料P上。此时，停留在光敏鼓1上未被转印的调色剂就由清洁设备6回收。另外，上面转印了调色剂图像的记录材料P被运输到定影设备7上，调色剂图像通过定影设备7进行定影。

图3是在电子照相设备中使用的传统定影设备的示意剖视图。定影设备7包括用于熔化记录材料P上的调色剂t的定影辊8和用于将记录材料P挤压在定影辊8上的压力辊9。定影辊8形成腔形并且在其内部配设有卤素灯。预定的电压施加到卤素灯上以生成热。

然而，在使用卤素灯作为热源的情形下，使用了来自卤素灯的辐射热，这样就需要相当多的时间来升温并且能量效率不高。

近几年来，对于加热装置而言，实现能源节约(低功耗)和可用性(快速打印性能)中的改进之间的协调性已经受到重视并且变得很重要。

作为实现这种协调性的设备，已经提出了一种感应加热型的加热装置(例如，日本特许公报专利申请(JP-A)Sho 59-33787)，它使用高频感应作为加热源。在该感应加热型加热装置中，线圈同心地置于由金属导体构成的中空定影辊中并且供给高频电流以生成高频磁场，藉此定影辊上生成感应涡流，从而使定影辊本身通过定影辊自身的表面电阻而生成焦耳热。依照感应加热型加热装置，电热转换效率被相当大地改善，这样就可以减少加热时间。然而，在这种感应加热型加热装置中，几安培至几十安培的大电流通过感应线圈，这样加热装置就伴有由感应线圈本身的焦耳热而带来的温度升高问题。另外，在其中感应线圈置于加热构件的内部空间中的情形下，不能实现高效的热耗散，从而增大了感应线圈的温度升高的程度。

在其中导致出现感应线圈的这种温度升高的情形下，例如出现了感应线圈的涂层受热熔化从而失去绝缘性质的问题。

为此，为了抑制感应线圈的温度升高，已经提出了布置用于从感应线圈释放热的散热板(例如JP-A Sho 54-39645)的建议。另外，还提出了散热板与感应线圈接触布置以抑制感应线圈的温度升高的建议(例如JP A Hei 09-16006)。

然而，在JP-A Sho 59-33787中感应加热型加热装置中，在调节感应加热构件的温度时，通过使用冷却机构例如鼓风而操作冷却机构。为此，在实际操作中，就要在实施与冷却矛盾的加热时执行冷却，因此无法节能。另外，还存在生成的冷却效果低的这种问题。另外，需要另外配设冷却机构，因此导致成本的增加。

另外，在JP-A Sho 54-39645中，也会在不需要通过散热板散热的升温过程中执行热耗散，这样就会延长加热时间，因此同其中不布置散热板的情形相比，就增大了在定影待用过程中的功耗量。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种能够使用简单的结构就能冷却线圈的图像加热设备。

依照本发明的一个方面，提供了一种图像加热设备，包括：用于加热记录材料上的图像的加热旋转构件；设置在所述加热旋转构件内部并用于使所述加热旋转构件通过感应加热来生成热的线圈；用于检测所述加热旋转构件温度的温度检测装置；通电控制装置，用于基于由所述温度检测装置检测的温度来控制向所述线圈的通电，从而使所述加热旋转构件的温度保持在记录材料上的图像被加热的加热温度，其中，图像形成设备根据所述线圈的连续通电时间预测所述线圈的温度，在所述线圈的预测温度达到比所述加热温度高的预定温度时，在通过停止所述通电控制装置来持续停止向所述线圈通电的状态下，通过在预测所述线圈的温度要达到一预设的冷却完成温度的时间周期内持续地旋转所述加热旋转构件，来执行冷却所述线圈的冷却操作。

依照本发明的另一个方面，提供了一种图像加热设备，包括：

用于加热记录材料上图像的加热旋转构件；

感应线圈，用于使加热旋转构件通过感应加热而生成热；

控制装置，用于通过调节感应线圈的通电而控制加热旋转构件的温度；

温度检测装置，用于检测感应线圈的温度；以及

执行装置，用于在感应线圈的检测温度达到预定温度时执行感应线圈的冷却操作。

通过阅读本发明的优选实施例的下列说明并参照附图，本发明的这些和其它目的、特征和优点就将更加显而易见。

图1是示意性地显示冷却次序的时间图。

图2是电子照相设备的示意剖视图。

图3是传统定影设备的示意剖视图。

图4是依照实施例1的感应加热设备的示意剖视图。

附图说明

图5是显示实施例1中所用感应线圈的温度升高的时间图。

图6是示意性地显示传统冷却次序的时间图。

图7是示意性地显示实施例1中冷却次序的时间图。

图8是在实施例1中固定辊不旋转的情形下的时间图。

图9是示意性地显示实施例3中冷却次序的时间图。

图10是示意性地显示实施例5中冷却次序的时间图。

图11(a)和11(b)均为显示实施例6中磁通屏蔽装置的示意图。

图12是示意性地显示冷却操作的流程图。

具体实施方式

(实施例1)

图4是本发明的该实施例中感应加热设备的示意剖视图。顺便提及一下，除了定影设备的结构不同之外，包括作为定影设备的感应加热设备的电子照相设备的结构与如上参照图2所述的结构相同，因此在此省略了详细的说明。

参见图4，作为通过电磁感应生成热的加热旋转构件的定影辊8包括铁制芯金属筒，金属筒具有40毫米的外径，0.7毫米的厚度以及340毫米的长度，并且表面层为含氟树脂例如PFA或PTFE以改善表面防粘性。为了在芯金属筒和表面层之间获得高质量的定影图像例如彩色图像，还可以布置硅橡胶等的耐热弹性层。

作为夹持部形成构件的压力辊9由中空的芯金属和绝热层构成，中空的芯金属具有35毫米的外径，3毫米的厚度以及340毫米的长度，并且绝热层在芯金属的圆周表面上形成为具有表面防粘性的耐热橡胶层。

定影辊8和压力辊9由未显示的压力机构可旋转地支撑和彼此挤压，因此形成具有宽度大约5毫米的定影夹持部N。定影辊8由未显示的旋转马达以300毫米/秒的速度驱动，并且压力辊9由与定影辊8在定影夹持部N处的摩擦力而旋转。记录薄板P被导入定影夹持部N中且在其上携带有未定影的调色剂图像t，并且调色剂图像t在压力下被加热从而变成定影图像。

感应线圈13由未显示的支架中的芯部12(12a，12b)和撑条(未显示)夹持，支架由耐热磁性树脂例如PPS、PEEK、酚醛树脂等构成。10-100千赫兹的交流电流施加到感应线圈13上，藉此由交流电流感应的磁场在为导电层的定影辊8的内表面上生成涡流，因此生成焦耳热。此时，感应线圈本身也由其内部电阻而生成热。

现在，假定当具有普通纸的最大宽度A4尺寸纸沿定影辊的轴向方向连续地通过定影夹持部持续1小时之久时，定影辊的表面温度由温度检测装置11保持在正常的定影温度200℃下的温度控制状态，在该状态下，定影辊中感应线圈在其中央部的温度基于如图5所示的先前的研究预测为达到230℃。感应线圈的涂层树脂由在235℃时熔化的材料形成，这样感应线圈就可能电短路。

为此，在本发明中，在其中尽管定影辊的温度保持在常规定影温度但是出现感应线圈的这种温度升高的情形下，图像形成任务被中断并且执行如图12所示的感应线圈的冷却次序。顺便提及一下，图1是显示感应线圈温度和定影辊温度随着时间而在冷却次序预备阶段、在冷却次序的执行阶段和完成冷却次序之后的进展。图1还显示了感应线圈的通电、定影辊的转速、磁通屏蔽板的位置、定影辊和压力辊之间的夹持压力以及冷却次序。

在冷却次序中，当感应线圈的温度达到230℃(预定温度)(或预测它达到230℃)时，图像形成任务会临时停止并且停止从控制设备(通电控制装置)100向感应线圈供电。在该状态下，通过使用旋转控制装置16旋转定影辊8和压力辊9而启动冷却次序。

在冷却次序中，供给感应线圈的电源被断开，这样就不会由于感应线圈的内阻而生热。另外，由于定影辊的空转，定影辊和感应线圈之间的高温环境空气就消散在定影辊外部。

另外，定影辊在空转时接触压力辊，这样定影辊的热量也会释放到压力辊中。这是因为压力辊并未配设有热源，因此具有更低的温度。另外，由于定影辊的空转，热量也会释放到环境空气中。如上所述，冷却次序具有两个冷却功能。

通过上述的冷却次序，感应线圈温度降低至200℃的恢复设置温度。在其中定影辊和压力辊都旋转且通过传统的温度检测装置11对定影辊进行温度控制以保持在特定温度的情形下，重新开始薄板通过操作所需的时间大约为180秒，如图6所示。另外，在使用风扇的情形下，所需时间为120秒。当感应加热停止且未旋转定影辊时，如图8所示，感应线圈温度就会逐渐降低，但是尤其就会在定影夹持部和另一个(非夹持部)部(例如，在温度最低的位置)之间就会出现温度的不规则性，如果不加控制的话就会在定影和光泽中出现不规则性。另外，定影辊不再旋转，这样释放到空气中的热量也会减少。为此，还包括消除不规则性所需时间在内的用于重新开始薄板通过操作的上述时间为130秒。在此，感应线圈温度通过在感应线圈附近放置热电偶进行测量。

与上述传统的冷却次序相比，在本发明的冷却次序中，如图7所示，用于重新开始的时间为75秒且没有使用特殊的冷却机构。在结合使用风扇的情形下，可以在30秒内重新开始薄板通过操作(图像形成操作)。

在该实施例中，感应线圈的温度可以通过定影辊的温度检测装置和感应线圈的连续通电时间预测，但是也可以由其它情形进行预测或是直接测量，从而执行冷却次序。顺便提及一下，连续通电时间是由控制设备中配设的计时器进行测量的。

感应线圈的连续通电时间是指当多张记录薄板连续地进行图形形成时感应线圈连续通电的时间周期。顺便提及一下，在感应线圈的通电取决于定影辊的检测温度而进行开关控制的这种结构中，通电时间的计数并不会由“断电”而停止，而是实际上仍然继续。

(实施例2)

在该实施例中，除了定影设备还包括磁通屏蔽装置之外，基本结构与实施例1相同，磁通屏蔽装置可以置于感应线圈和定影辊之间，沿定影辊的轴向方向屏蔽在其两个端部生成的磁通。更具体地，如图4所示，磁通屏蔽装置由磁通屏蔽装置驱动装置15沿定影辊的圆周方向移动，在需要它时移动到位置14b，在不需要它时移动到位置14a。

现在，当使用者选择沿定影辊的纵向方向具有较小尺寸的B5尺寸的纸的薄板通过操作任务时，磁通屏蔽装置在定影辊的纵向端部置于感应线圈和作为生热构件的定影辊之间。因此，定影辊大体上不会在其两个端部生成热。定影辊相对于感应线圈的有效长度就会减少，这样定影辊的电阻就会降低，因而减小了功率因数。因此，由于热转换效率的降低，在其中使用定影辊的表面并且温度控制在相同温度的情形下，通过将磁通屏蔽装置放置在感应线圈和定影辊之间，就易于增加感应线圈的温度。

在从启动磁通屏蔽5分钟之后，基于先前的研究，感应线圈的温度达到230℃，这样就执行冷却次序以冷却感应线圈，然后任务就会重新开始。这样就可以完成任务而不会导致感应线圈涂层的熔化。

(实施例3)

在该实施例中，除了定影辊以200毫米/秒的速度可旋转地驱动之外，基本结构与实施例1相同。在其中使用具有的厚度薄于普通纸的薄纸时，感应线圈温度在220℃时饱和，这样该实施里中的结构就不需要冷却次序。

现在，当使用者选择比普通纸厚的厚纸的薄板通过操作任务时，如图9所示，定影辊的定影温度设置成210℃，从而确保厚纸的可定影性。另外，厚纸具有高于普通纸的热容。出于这两个原因，同普通纸的任务的情形相比，在厚纸执行任务过程中供给感应线圈的电力增大，这样感应线圈的温度就易于升高。

依照先前的研究，在从启动厚纸的任务的4分钟之后，感应线圈温度就会达到230℃。因此，在从启动厚纸的任务4分钟之后，图像形成任务中断并且执行冷却次序。在感应线圈由冷却次序冷却之后，重新开始图像形成任务。因此最后可以完成图像形成任务而不会导致感应线圈的涂层树脂的熔化。

(实施例4)

在该实施例中，除了下列方面之外，基本结构与实施例1相同：定影辊有三个转速，包括在普通黑/白操作任务过程中300毫米/秒的速度(V1)，在完全彩色操作任务过程中75毫米/秒的速度(V2)，和在薄板通过操作过程中在待用状态下抑制热耗散的50毫米/秒的速度(V3)，并且定影辊相对于压力辊的压力可以改变为三个级别，包括用于减少定影辊的启动时间的无压(P0)，用于普通纸任务的压力(P1)，以及用于满足很难在上面固定调色剂图像的记录材料的任务的压力(P2)。这些压力满足下列关系：P0＜P1＜P2。在该情形下，相应的夹持部宽度分别为1毫米、5毫米和7毫米。

现在，所选的任务是针对普通纸的彩色任务并且定影辊设置成具有转速(V2)和压力(P1)。在这些条件下，在薄板通过操作过程中，定影辊以其中感应线圈温度由于某些原因而达到230℃的状态下放置。在该状态下，定影辊的转速改变为最快的转速(V1)并且如图1所示，定影辊在7毫米的夹持部宽度处的压力改变为最大的压力(P2)以执行冷却次序。如上所述，通过增大定影辊的转速可以增大释放到空气和压力辊中的热量，并且通过增大夹持部宽度可以进一步增大释放到压力辊中的热量，这样重新开始任务所需的时间就可以从条件V2和P1之下的40秒描述为条件V1和P2下的25秒。

(实施例5)

在该实施例中，除了磁通屏蔽装置的位置改变之外，基本结构与实施例2相同。

更具体地，选择了小尺寸纸的任务并且如图10所示，定影辊被置于当磁通屏蔽(调节)装置位于位置14b时感应线圈温度达到230℃的这样一种状态中。在该情形下，磁通屏蔽装置间隔远离感应线圈并且移动至位置14a并且同时执行冷却次序。磁通屏蔽装置本身的温度也会升高，这样重新开始任务所需的时间就从在位置14b处的35秒降低至在位置14a处的30秒，这是因为通过将磁通屏蔽装置移动到位置14a可以减少释放到感应线圈中的热量。

或者，可以由CPU 101对磁通屏蔽(调节)装置位于磁通屏蔽位置的时间周期计数，并且当时间周期超过预定的时间周期时判断感应线圈温度达到预定的温度。当作出该判断时，可以执行冷却次序。

(实施例6)

在该实施例中，除了磁通屏蔽装置的形状改变为图11(a)和11(b)所示的形状之外，基本结构与实施例2相同。更具体地，磁通屏蔽装置设计成可以在其两个端部以两阶屏蔽磁通，从而满足不同尺寸的纸。

现在，使用者选择了O5尺寸的纸的任务。在其中磁通屏蔽装置是在超过与A4(短侧)和B5(长侧)之间的中间长度相对应的长度上屏蔽磁通的一阶屏蔽板(构件)的情形下，会在非薄板通过部上出现定影辊端部的温度升高。为此，需要将磁通屏蔽装置放置在磁通屏蔽位置。在该情形下，当实施磁通屏蔽时，B5尺寸的纸沿轴向方向的端部不易于生成热。因此，很难在非加热区域上实现定影。另外，磁通被过分地屏蔽，这样就更易于出现感应线圈温度的升高。然而，在使用满足A4(短侧)和B5(长侧)的各个尺寸的纸的如图11(b)所示的两阶屏蔽板(构件)时，在图11(b)所示的位置，如图4所示的线圈中心芯部12b就会被屏蔽。因此，就可以仅屏蔽必要部分的磁通，这样就可以在很大程度上抑制感应线圈温度的升高。因此，可以减少冷却次序的执行数量。更具体地，相对于一阶屏蔽板而言，在1000张纸的任务中冷却次序的执行次数为4。另一方面，相对于两阶屏蔽板而言，冷却次序的执行次数就降低至2，这样用于1000张纸的任务就能够比在一阶屏蔽板的情形下更快地在大约1分钟左右完成。

如上所述，依照本发明，可以使用简单的结构有效地进行感应线圈的冷却。

尽管参照在此公开的结构对本发明进行了说明，但是它不应限于所述的细节，并且该申请应该涵盖可能出于改进的目的或是在下列权利要求的范围中的这种改进或改变。

Claims

1.一种图像加热设备，包括：

用于加热记录材料上的图像的加热旋转构件；

设置在所述加热旋转构件内部并用于使所述加热旋转构件通过感应加热来生成热的线圈；

用于检测所述加热旋转构件温度的温度检测装置；

通电控制装置，用于基于由所述温度检测装置检测的温度来控制向所述线圈的通电，从而使所述加热旋转构件的温度保持在记录材料上的图像被加热的加热温度，

其中，图像形成设备根据所述线圈的连续通电时间预测所述线圈的温度，在所述线圈的预测温度达到比所述加热温度高的预定温度时，在通过停止所述通电控制装置来持续停止向所述线圈通电的状态下，通过在预测所述线圈的温度要达到一预设的冷却完成温度的时间周期内持续地旋转所述加热旋转构件，来执行冷却所述线圈的冷却操作。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，当在连续图像形成过程中执行所述冷却操作时，所述图像形成设备停止图像形成操作，在完成所述冷却操作后，所述图形形成设备重新开始所述图像形成操作。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括磁通调节构件，用于调节由所述感应线圈产生的、作用在所述加热旋转构件上的磁通；以及

所述感应线圈的连续通电时间是所述磁通调节构件在磁通调节位置连续存在的时间。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，在所述磁通调节构件从所述磁通调节位置移动到与所述磁通调节位置间隔开的位置的状态下，所述图像形成设备执行所述冷却操作。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括夹持部形成构件，用于在所述夹持部形成构件和所述加热旋转构件之间形成加热夹持部，并且在所述冷却操作过程中加热夹持部的宽度长于在图像加热过程中的宽度。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括夹持部形成构件，用于在所述夹持部形成构件和所述加热旋转构件之间形成加热夹持部，并且在所述冷却操作过程中加热夹持部的压力大于在图像加热过程中的压力。