CN100385348C - 热定影设备和成像装置 - Google Patents

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Abstract

一种热定影设备(33)和成像装置(1)，该热定影设备能够通过一直检测加热辊(47)的表面温度而避免损坏温度传感器(65)。该热定影设备(33)包括用来检测加热辊(47)表面温度的温度检测部件(55)。温度检测部件(55)进一步包括温度传感器(65)、管道(67)和绝热部件(69)。管道(67)在其内侧形成一个反射面(77)，用来将加热辊(47)辐射的红外线引导至温度传感器(65)。绝热部件(69)安装在管道(67)和温度传感器(65)之间。

Description

热定影设备和成像装置
技术领域
本发明涉及一种热定影设备和设有热定影设备的成像装置。
背景技术
通常像激光打印机这样的成像装置设有热定影设备。热定影设备具有加热辊和压力辊以用来加热并固定转印到纸张上的调色剂图像。在热定影设备内，当纸张从加热辊和压力辊之间穿过时，转印到纸张上的调色剂图像就被加热并固定。
通常这样的热定影设备的加热辊在其内部设有一个诸如卤素灯的加热元件和用来检测加热辊表面温度的温度传感器。在加热辊内，为了使温度保持在预定的热定影温度，加热元件的开启和关闭通过由温度传感器检测加热辊表面的温度来控制。
在热定影设备中使用了两种已知类型的温度传感器：接触型温度传感器，例如与加热辊接触的热敏电阻，和非接触型温度传感器，例如与加热辊不接触的红外线传感器。但是，接触型温度传感器可能导致产生诸多问题，因为如果调色剂粘接到温度传感器上，其检测精度会降低。并且粘接到温度传感器上的调色剂可能会剥落而损坏加热辊或者会落在纸张上而污染纸张。与之相反，因为非接触型温度传感器不与加热辊表面接触，其不会在一段时间后地损坏加热辊表面。因而，已经有多种提案倡导采用配设这样的非接触型红外传感器的热定影设备。
热电偶型温度传感器是一种典型的非接触型温度传感器。热电偶型温度传感器设有热电元件。当热电元件接收红外线时，其输出一个电信号，该电信号的电压值与其接收的红外线辐射强度相应。通常，产生热量的物体，例如加热辊，以相应于其表面温度的辐射强度辐射红外线。因为这个原因，如果热电偶型温度传感器接收加热辊辐射的红外线，则其就能够用来检测加热辊表面的温度。
但是，因为通常红外线传感器的热阻低，所以难以把红外线传感器布置于保持在高定影温度的加热辊附近。因此，需要将红外线传感器和加热辊设置成相隔预定的间距。如果间距太远，红外线传感器会检测其它部分的温度，而非加热辊表面的温度，这会导致对加热辊表面温度的检测错误。
第7-77891号未审查的日本专利申请公开文本提出一种方案，即将加热辊和红外线传感器设置成相隔一预定的间距，并在加热辊和红外线传感器之间放入一圆柱形的部件以限制视角。
但是，如果在加热辊和红外线传感器之间放入圆柱部分件，当加热辊辐射的红外线穿过圆柱部分件时，其会衰减。红外线传感器的视角由圆柱部分件的直径和红外线传感器至圆柱部分件前端的距离决定。因此，如果将红外线传感器和加热辊之间的间距设置得更大，则视角会变窄相应的量。这是不方便的因为由红外线传感器检测的红外线辐射强度不足以实现精确地检测温度。
另外，当采用上述非接触型温度传感器时，由热传感器产生的热量会通过导线管传递给非接触型温度传感器，从而非接触型温度传感器的温度会逐渐升高。在这种情况下，因为通常非接触型温度传感器的热阻较低，所以使用非接触型温度传感器会产生温度检测精度降低并且损坏非接触型温度传感器的问题。
并且，如果非接触型温度传感器相对于加热辊的固定位置移动，则到达非接触型温度传感器的红外线的量会改变。这会引起温度检测精度降低的问题。
发明内容
鉴于上述问题作出了本发明。本发明的目的是提供一种热定影设备和设有热定影设备的成像装置，其实现了精确的温度检测功能，同时保持了加热部件和温度检测部件的距离，防止加热部件辐射的红外线衰减，并且延长温度传感器的寿命。
为了达到上述目的，本发明的特征在于热定影设备，其设有测量定影部件表面温度的温度检测部件。上述温度检测部件包括红外线传感器，该红外线传感器检测上述表面的温度而不与该表面接触；在所述表面和温度检测部件之间，设置射线引导部件，其用来将所述表面辐射的红外线引导至所述温度检测部件；射线引导部件的内表面由反射红外线的反射表面构成。
这种结构布置确保定影部件表面辐射的红外线由管道内的反射面反射并被引导至温度检测部件以便由温度检测部件对其进行检测。因为定影部件和温度检测部件设置成相隔预定的间距，所以可以延长温度检测部件的寿命。另外，因为管道将定影部件表面辐射的红外线引导至温度检测部件，所以就可以防止温度检测部件检测其它部分的温度而非表面的温度，因此，减少了检测错误。并且，定影部件表面辐射的红外线通过面向定影部件管道的开口部分照射到管道上，红外线的数量为开口部分内部尺寸的函数。这样照射的红外线就能到达温度检测部件上，而没有被大大地衰减。即使管道介于温度检测装置和定影部件之间，温度检测部件也能够接收到大体上与照射到管道开口部分上的数量相同的红外线。因此，管道没有使视角变窄，从而温度检测部件能够以原先的视角检测到定影部件表面辐射的足量的红外线。进而实现精确地检测温度。
在热定影设备中，反射面优选由金属形成。
如果反射面由金属构成，则可以形成具有如下特点的反射定影部件表面辐射的红外线的反射面，其特点为反射率高、精度高并且工作性能好。因此，可以以一种简单的方式实现精确地检测温度。
在热定影设备中，所述的反射面优选由金构成。
反射面由金构成，则反射面以约98％的反射率反射定影部件表面辐射的红外线，红外线被引导至温度检测部件，而基本上没有衰减。因此，可以可靠地实现精确检测温度的功能。
热定影设备的整个管道都优选由金属构成。
这样的结构布置能使管道的内侧成为反射面。可以形成具有反射面的管道，该反射面反射率高，其可以既简单又可靠地反射红外线。
可选择的是，管道的主体由树脂构成，反射面由金属构成。
在上面的结构布置中，因为管道的主体由热传导率比金属低的树脂构成，所以自定影部件表面至温度检测部件的热量传递较少。因此，同时防止红外线衰减并实现精确地检测温度的功能，从而延长温度检测部件的寿命。
热定影设备的温度检测部件优选为热电偶型的红外线传感器。
大多数红外线传感器经常用来检测待测物体的温度变化。因此，如果待测物体的温度不发生变化，则通常红外线传感器就丧失了它们的检测能力。结果导致红外线传感器不能连续地检测待测物体的实际温度。由于这个原因，为连续地检测物体的实际温度，就需要设置光闸以使红外线间断地穿过，而这导致设备的结构布置变得复杂。
但是，即使待测物体的温度不发生改变，热电偶型红外线传感器也能够连续地检测其温度。如果采用这样的热电偶型红外传感器作为温度检测部件，则可以以一种简单的结构布置来连续地检测定影部件表面的温度，从而实现高精度地检测温度。
优选热定影设备的定影部件为辊子，如果定影部件为辊子，则可以确保对正在输送的定影介质的加热，从而实现令人满意的热定影效果。
在热定影设备中，辊子、射线引导部件和温度检测部件设置在适当的位置，以满足下面的方程式(1)：
0＜d≤r{(1/sinθ)-1}-r′/tanθ    (1)
其中辊子的直径设定为2r，射线引导部件开口部分沿与辊子轴向和射线引导部件纵向都垂直的方向上的内部长度设置为2r′，定影部件表面和射线引导部件之间的间距设定为d，温度检测部件的视角设置为è。
这样的结构布置在使定影部件表面和管道之间保持预定间距的同时，可以更可靠地防止温度传感器检测其它部分的温度，而非定影部件表面的温度。因此，可以为各个部件设计最佳的布置方式，以实现更精确地检测温度。
在热定影设备中，至少为20mm的间距将定影部件表面和管道分开。
因为在定影部件表面和管道之间设置了至少为20mm的间距，所以即使整个管道都由热传导率高的金属构成，也可以有效地限制热量从定影部件表面向管道传递。因此，可以防止温度检测部件由于吸收金属构成的管道产生的热量而损坏，从而延长了温度检测部件的寿命。
优选热定影设备按照如下的方式设置，该方式为使热定影设备表面和温度检测部件之间有至少20mm的间隔。
上述结构布置使管道的主体可以由热传导率低的树脂构成。并使定影部件表面和温度检测部件之间有至少20mm的间隔。这可以有效的防止热量从定影部件表面穿过管道传递。可以防止温度检测部件由于吸收来自管道的热量而损坏，从而延长温度检测部件的寿命。
本发明的热定影设备进一步包括与定影部件接触的接触部件。温度检测部件按照如下的方式布置，即不与垂直于馈送定影介质的方向上的接触部件重叠。
定影部件可以配置与其表面接触的接触部件，例如去除爪，其将通过热定影已经定影过的定影介质从加热部件或者压力部件上刮去。
在这种情况下，与接触部件接触的部分可能在长期的使用期间损坏。如果该部分损坏，则待定影的介质(例如显影剂)可能会渗入损坏的部分，从而导致损坏部分的红外线发射率发生改变的问题。
根据上述结构布置，可以将温度检测部件放置成不与垂直于馈送定影介质方向上的接触部件重叠。即使由于长时间的使用，像显影剂这样的待定影介质渗入定影部件表面的一部分，与接触部件接触的该部分从而被损坏，温度检测部件也不检测这部分表面，这样可以有效地防止由于接触部件的损坏而产生检测错误。
优选热定影设备的定影部件包括一待加热的加热部件和一压紧加热部件的压紧部件。温度检测部件检测加热部件表面的温度。
根据本发明的结构布置，当定影介质被馈送至压力部件和加热部件之间时，可以加热并压紧定影介质。另外，因为温度检测部件检测加热部件表面的的温度，所以其表面能够可靠地保持在定影温度，从而实现令人满意的热定影效果。
优选热定影设备中的反射面的表面粗糙度小于或者等于温度检测部件检测到的波长。
如果形成的反射面的表面粗糙度小于温度检测部件检测的红外线的波长，则可以将定影部件表面辐射的红外线引导至温度检测部件，而不会被反射面干扰，从而可以可靠地实现更精确地检测温度。
热定影设备的反射面优选为镜面。
如果反射面为镜面，则可以将定影部件表面辐射的红外线以令人满意的方式引导至温度检测部件，而不会被反射面干扰，从而能够可靠地实现更精确地检测温度。
优选根据本发明所述的成像装置设有上述热定影设备。
因为这样布置的成像装置设有热定影设备，该热定影设备用来延长温度检测部件的寿命，并且还可以实现精确地检测温度，所以该成像装置可以长时间地实现良好的成像效果。
本发明的特征在于热定影设备，其包括定影部件、容纳部件、温度检测部件和射线引导部件。定影部件对待定影的介质加热并将其定影到定影介质上；容纳部件容纳定影部件；温度检测部件依据定影部件表面辐射的红外线来检测定影部件的表面温度；射线引导部件将定影部件辐射的红外线引导至温度检测部件。温度检测部件设置在容纳部件外部。射线引导部件包括空心部和反射面。空心部为红外线的通道，反射面面向空心部设置以反射红外线。在这种情形中，作为例子，定影介质可以为打印纸或者待压膜的物体。待定影的介质可以为显影剂或者胶片。
因为本发明的热定影设备的温度检测部件设置在容纳部件外部，所以即使容纳部件内的温度确实升高，也可以防止由于定影部件散热而导致温度检测部件的温度有丝毫的升高。
温度检测部件可以精确地检测定影部件的温度。另外，可以避免损坏温度检测部件。
根据本发明所述的热定影设备还设有射线引导部件，其有空心部和反射面。从而使得定影部件辐射的红外线被反射面反射并通过空心部将红外线引导至温度检测部件。即使温度检测部件与定影部件分离，也可以将定影部件表面辐射的足够数量的红外线引导至温度检测部件，以用来精确地检测温度。
另外，因为根据本发明所述的热定影设备设有射线引导部件，所以可以将定影部件辐射的红外线引导至温度检测部件，从而提高了温度检测部件的检测精度。
优选热定影设备还设置有高导热热阻部分。其阻断定影部件产生的热量通过射线引导部件沿热传导路径至温度检测部件的热传导。
因为根据本发明所述的热定影设备内的热传导路径设有高导热热阻部分。所以避免热量向温度检测部件传递。
因此，可以防止温度检测部件的温度有丝毫的升高，从而使得温度检测部件可以更精确地检测定影部件表面的温度。另外，可以进一步避免温度检测部件的损坏。
本发明的特征在于热定影设备，其包括定影部件、温度检测部件、射线引导部件和高导热热阻部分。定影部件对待定影的介质加热并将其定影到定影介质上；温度检测部件依据定影部件表面辐射的红外线来检测定影部件的表面温度；射线引导部件将定影部件辐射的红外线引导至温度检测部件上。高导热热阻部分阻断由定影部件产生的热量通过射线引导部件沿热传导路径传递至温度检测部件。在这种情形中，定影介质可以为打印纸或者待压膜的物体，待定影的介质可以为显影剂或者胶片。
因为根据本发明所述的热定影设备中的热传导路径设有高导热热阻部分，所以避免了热量自定影部件传递至温度检测部件。
采用上述结构，可以防止温度检测部件的温度升高。使得温度检测部件可以精确地检测定影部件表面的温度。另外，可以避免损坏温度检测部件。
热定影设备优选设有用来容纳定影部件的容纳部件。
在本发明中，定影部件容纳在容纳部件内。可以将温度检测部件和容纳部件连接。
在热定影设备中，高导热热阻部分优选由绝热材料构成。
在本发明中，通过在导热路径中设置由绝缘材料构成的高导热热阻部分，可以防止热量向温度检测部件传递，从而可以避免温度检测部件的温度升高。因此，温度检测部件可以精确地检测定影部件的温度，并可以避免损坏温度检测部件。
优选热定影设备的绝热材料的热传导率为10w/mk或者更小。
在本发明中绝热材料的热传导率为10w/mk或者更小，使得可以避免热量沿热传导路径传递并可以避免温度检测部件的温度升高。因此，温度检测部件能以很高的精确度来检测定影部件的温度。并且可以避免损坏温度检测部件。
优选热定影设备的绝热材料包括耐热树脂。
在本发明中，通过将由耐热树脂构成的绝热部件设置为热传导路径中的高导热热阻部分，可以避免热量向温度检测部件传递。并且可以避免温度检测部件的温度有丝毫的升高。这种布置使得温度检测部件能够以很高的精确度检测定影部件的温度。并还确保温度检测部件免遭损坏。
优选热定影设备中的由绝热材料构成的部分沿热传导路径的长度至少为0.1mm。
在本发明中，由绝热材料构成的部分沿热传导路径的长度至少为0.1mm，从而可以避免热量沿热传导路径传递，并且能够避免温度检测部件的温度升高。这种布置使得温度检测部件能够以很高的精确度检测定影部件的温度。并还确保温度检测部件免遭损坏。
优选在热传导路径中用空气将热定影设备的高导热热阻部分分隔开。
本发明设置有高导热热阻部分。通过将被空气分隔开的具有较低热传导率的部分设置为热传导路径中的高导热热阻部分，可以避免热量向温度检测部件传递。并可以避免温度检测部件的温度有丝毫的升高。还确保温度检测部件免遭损坏。
优选由空气分隔开热定影设备的部分沿热传导路径的长度至少为0.1mm。
因为由空气分隔开的热定影设备的部分沿热传导路径的长度至少为0.1mm，所以可以避免热量沿热传导路径传递，并可以避免温度检测部件的温度有丝毫的升高。这种布置使得温度检测部件能够以很高的精确度检测定影部件的温度。并还进一步确保温度检测部件免遭损坏。
高导热热阻部分在垂直于导热方向上的表面的截面积小于热传导路径中该表面附近的截面面积。
在本发明中，因为在垂直于热传导方向上的截面积较小的部分介于热传导路径中，所以可以避免热传导。
在本发明中，通过将上述部分设置为高导热热阻部分，可以避免热量向温度检测部件传递，并且可以抑制温度检测部件的温度有丝毫的升高。这种布置使得温度检测部件能够以很高的精确度检测定影部件的温度，并还确保温度检测部件免遭损坏。
优选热定影设备的高导热热阻部分设置在射线引导部件和温度检测部件之间。
在本发明中，通过在射线引导部分和温度检测部分之间设置高导热热阻部分，可以避免热量自射线引导部件向温度检测部件传递。并且可以抑制温度检测部件的温度有丝毫的升高。这种布置使得温度检测部件能够以很高的精确度检测定影部件的温度。并还确保温度检测部件免遭损坏。
优选热定影设备的高热传导率的部分设置在射线引导部件中。
在本发明中，通过在射线引导部件内设置高热传导率的部分，可以防止来自定影部件的热量通过射线引导部件向温度检测部件传导。并且可以抑制温度检测部件的温度有丝毫的升高。这种布置使得温度检测部件能够以很高的精确度检测定影部件的温度。并还确保温度检测部件免遭损坏。
优选由绝热材料构成的射线引导部分的主体构成热定影设备的高导热热阻部分。
在本发明中，通过形成由绝热材料构成的射线引导部件的主体，可以避免热量从定影部件通过射线引导部件向温度检测部件传导。这种布置使得温度检测部件能够以很高的精确度检测定影部件的温度。并还确保温度检测部件免遭损坏。
优选热定影设备的高导热热阻部分设置在温度检测部件的壳体内。
在本发明中，作为一个实例，示出了高导热热阻部分的位置。通过将高导热热阻部分设置在温度检测部件的壳体内，即使射线引导部件或者壳体周围的温度比较高，这种布置也避免热量向容纳在壳体内的温度检测部件的传导。从而可以抑制温度检测部件的温度有丝毫的升高。这种布置使得温度检测部件能够以很高的精确度检测定影部件的温度。并还确保温度检测部件免遭损坏。
设有高导热热阻部分的壳体可以主要由低热传导率的材料(例如耐热树脂)构成。或者，壳体可以具有由低热传导率的材料构成的部分，其与射线引导部件接触。
优选热定影设备进一步设有散热部件，该散热部件用来去除射线引导部件和/或温度检测部件散发的热量。
在本发明中，通过提供一种带有散热部件的热定影设备，可以有效地去除传导至射线引导部件或温度检测部件或者两者的热量。因此，可以避免温度检测部件的温度有丝毫的升高。从而实现了高精确度地检测定影设备的温度。另外，可以避免损坏温度检测部件。
优选散热部件与射线引导部件和/或温度检测部件接触，散热部件设有散热片。
本发明的散热部件设有散热片，从而可以有效地去除传导至射线引导部件或温度检测部件或者两者的热量。从而本发明的散热部件具有去除温度检测部件或者射线引导部件的热量的作用。
因此根据本发明，可以避免温度检测部件的温度有丝毫的升高，从而可以以较高的精确度检测定影部件的温度。另外，可以防止损坏温度检测部件。
热定影设备的散热部件与射线引导部件和/或温度检测部件接触。并且散热部件与比射线引导部件和/或温度检测部件温度低的别的部件接触。
因为根据本发明所述的散热部件与射线引导部件或温度检测部件或者两者都接触，并且与较低温度的其它部件接触，所以散热部件具有去除射线引导部件、温度检测部件或者两者的热量的作用。这种布置确保避免温度检测部件的温度有丝毫的升高。从而可以以很高的精确度检测定影部件的温度。另外，还可以防止损坏温度检测部件。
优选热定影设备的射线引导部件固定在支撑定影部件的支撑部件上。
在本发明中，射线引导部件固定在支撑定影部件的支撑部件上，从而使射线引导部件和定影部件的位置关系始终保持不变。由于这个原因，各个热定影设备中的温度检测部件可以始终检测相对于定影部件表面的一个预定区域辐射的红外线。
因此，无论采用何种类型的热定影设备，温度检测部件都可以始终精确地检测定影部件表面的温度。
优选以支撑定影部件的支撑部件为基准来设置热定影设备的射线引导部件。
在本发明中，以支撑定影设备的支撑部件为基准来设置的射线引导部件，从而使射线引导部件和定影部件的位置关系始终保持不变。由于这个原因，温度检测部件可以始终检测相对于定影部件表面的一个预定区域辐射的红外线。
因此，无论采用何种类型的热定影部件，温度检测部件都可以始终精确地检测定影部件表面的温度。
优选热定影部件的温度检测部件与射线引导部件是可分开的。
在本发明中，温度检测部件与射线引导部件是可分开的，从而可以只移走温度检测部件，而射线引导部件仍然连接至热定影设备上。
因此，本发明简化了温度检测部件的维护，并且保持了射线引导部件和定影部件之间的位置关系，因为无需移走射线引导部件。因此，温度检测部件可以始终检测相对于定影部件表面的一个预定区域辐射的红外线。从而稳定检测部件可以始终精确地检测定影部件表面的温度。
优选热定影设备的温度检测部件固定在容纳部件上。
在本发明中，温度检测部件固定在容纳部件上，从而可以将温度检测部件和容纳部件一起从热定影设备上移走，或者可以只把温度检测部件从热定影设备上移走。
热定影设备的温度检测部件优选为热电偶型红外线传感器。
在本发明中，检测部件包括热电偶型红外线传感器，从而即使温度检测部件与定影部件分隔开设置，也可以精确地检测定影部件表面的温度。
优选热定影设备的热电偶型红外线传感器的壳体由绝热部件构成。
因为热电偶型红外线传感器的壳体为绝热部件，所以可以避免热量从壳体和射线引导部件的附近传导至热电偶型红外线传感器。
因此，可以避免热电偶型红外线传感器的温度有丝毫的升高，实现高精确度地检测定影设备的温度。可以避免损坏热电偶型红外线传感器。
优选热定影设备的定影部件包括辊子。
在本发明中，定影部件为辊子，从而使待定影的介质紧压定影用的定影介质。
优选本发明所述的成像装置设有该热定影设备。
根据本发明所述的成像装置实现与这种热定影设备相似的效果。
附图说明
附图1示出根据本发明实施例的激光打印机总体结构中，穿过主要部件侧的一个截面图；
附图2为沿附图1中的线II-II的剖视图，示出附图1中激光打印机的加热辊、管道和温度传感器；
附图3为温度检测部件和其周围部分的前视(附图1中的右手侧)截面图；
附图4为沿附图3中的线IV-IV的截面图；
附图5为热电偶型温度传感器的分解透视图；
附图6为穿过热电偶型温度传感器的截面图；
附图7为绝热部件结构的透视图；
附图8为温度检测部件55和其周围部分的前视(附图1中的右手侧)截面图；
附图9为沿附图8中线IX-IX的截面图；
附图10为温度检测部件55和其周围部分的前视(附图1中的右手侧)截面图；
附图11为沿附图10中的线XI-XI的截面图；
附图12为温度检测部件55和其周围部分的前视(附图1中的右手侧)截面图；
附图13为温度检测部件附近部分的截面图；
附图14为散热器结构的透视图；
附图15为散热器结构的透视图；
附图16为散热器结构的透视图；
附图17为散热器结构的透视图；
附图18为温度检测部件和其散热器的前视(附图1中的右手侧)截面图；
附图19(a)为加热辊、管道和温度传感器附近部分的侧视截面图；
附图19(b)为放大的附图19(a)的截面图。
附图20为曲线图，其示出温度传感器的最高温度和加热辊表面与温度传感器之间的间隙长度之间的关系；
附图21为曲线图，其示出加热辊的温度和温度传感器输出值之间的关系；
附图22为原理图，其示出穿过大气传播几公里的红外线的吸收比，在该图中，红外线的波长沿水平轴线绘制，红外线的透射率沿垂直轴线绘制；
附图23为控制设备结构的方框图；
附图24为曲线图，其示出热电偶部件的电压值P和εT4-T0 4之间的关系，热电偶部件的电压P沿水平轴线绘制，εT4-T0 4沿垂直轴线绘制。
附图25为曲线图，其示出黑体辐射能和波长之间的关系。
具体实施方式
下面将对本发明所述的热定影设备和成像装置的优选实施例进行说明。此说明把激光打印机作为成像装置。
实施例1
a)首先参见附图1，说明根据实施例1所述的激光打印机的结构。注意附图1为穿过激光打印机主要部件一侧的截面图。附图2为沿附图1中连接线II-II的截面图，其示出加热辊47、温度传感器65和去除爪34之间的位置关系。
激光打印机1包括给纸部分7和成像部分9，给纸部分7用来供应作为定影介质的纸张5，成像部分9用来在主壳体3中的供应纸张5上形成预定的图像。
给纸部分7具有按照可移除的方式安装的供纸盘11；供纸盘11内设有压纸板13；供纸辊15和供纸衬垫17设置在供纸盘11的一端上；送纸辊19和21沿给纸的方向设置在供纸辊15的下游侧；定位辊23在主壳体3内沿给纸设置在送纸辊19和21的下游侧。注意在下文中，一般将沿输送纸张5的方向的上游侧和下游侧简称为上游侧和下游侧。
压纸板13可以将纸张5夹住成一摞，其在相对于供纸辊15较远的端部以旋转的方式支撑。从而压纸板13较近的端部可以在垂直方向上移动。压纸板13还受到来自其后侧的弹簧(附图中未示出)的向上的推动力。因而压纸板13可以根据堆放纸5数量的增加而克服弹簧的弹性力绕其远离供纸辊15的端部向下转动。供纸辊15和供纸衬垫17相向设置，设置在供纸衬垫17后侧上的弹簧25朝向供纸辊15压紧供纸衬垫17。
上述成像部件9具有扫描部件27、处理筒29、转印辊31和热定影设备33。
扫描部件27设置在主壳体3内上部，并设有激光发生部分(附图中未示出)、待旋转的多角镜35、透镜37、39和反射镜41。激光发生部分依据预定的图像数据产生激光束，激光束如虚线所示依次被多角镜35、透镜37、反射镜41和透镜39引导，使其高速扫描照射处理筒29的光敏鼓45表面，下面将对此进行说明。
处理筒29设置在扫描部件27的下面，并以相对于主壳体3可自由移除的方式安装。除光敏鼓45外，处理筒27设有scorotron型充电器、显影剂辊和调色剂容器(附图中未示出)。
调色剂容器中充满带正电荷非磁性成分的聚合体调色剂，作为待定影的介质，该调色剂作为厚度不变的薄层附着在显影剂辊上。光敏鼓45以可旋转的方式与显影剂辊相向设置。光敏鼓45的主体接地。在光敏鼓45的表面上形成有带正电荷的聚碳酸酯感光层。
转印辊31设置在光敏鼓45的下面，并在主壳体3中处于可旋转地支撑状态以面向光敏鼓45。该转印辊31由辊子构成，辊子由包覆金属辊轴的导电橡胶材料构成。在光敏鼓45上施加有一个预定的转印偏压。
热定影设备33安装在处理筒29的下游侧，其设有以下部件：用做定影部件的加热辊47；设置在纸5的输送路径上加热辊47另一侧用来挤压加热辊47的压力辊49，；从上面覆盖加热辊47和压力辊49的定影壳罩51(容纳部件)；设置在加热辊47和压力辊49下游侧的送纸辊53；和用来检测加热辊47表面温度的温度检测部件55。
加热辊47设有圆柱形的主辊体57和卤素灯59，主辊体57为诸如铝的金属形成的管子。
卤素灯59沿轴线方向设置在主辊体57内，其设置成由电源(附图中未示出)提供的电能对其进行加热以加热主辊体57。
注意加热辊47和压力辊49以可旋转的方式支撑在一对辊支撑部件61上，后面将对此进行说明。
压力辊49具有金属辊轴，该金属辊轴被由弹性体构成的辊子包裹，以在预定的压力作用下压紧加热辊47。
另外，该热定影设备33设有多个去除爪34，该去除爪用来刮去在定影过程中粘在加热辊47表面的纸5。
去除爪34由金属形成，在平面图上形状大体上为矩形薄板状，如附图2所示，并且其截面大体上为楔形(虽然这在附图中未示出)，从而它们在朝着其用做刮除部分的端部方向上逐渐变薄。如附图2所示，两个去除爪34按照如下的方式设置：在纸5馈送的方向上，其位于加热辊47和压力辊49彼此相对之处的下游侧，并以预定的间距布置在加热辊47的轴线端部。构成去除爪34刮除部分的端部与加热辊47接触，；另一端部支撑在定影壳罩51上。
当纸5从加热辊47和压力辊49之间穿过，纸5由于加热辊47的转动而与去除爪34接触时，粘到加热辊47上的纸5被从加热辊47的表面刮去。
注意只有当纸5馈送至热定影设备33的时候，电磁线圈才使这些去除爪34与加热辊47的表面接触。通常这些去除爪34与加热辊47是分离的。
还要注意出纸辊62设置在加热定影设备33的下游侧。
b)下面参考附图3至6，转入对温度检测部件55结构的详细说明。注意附图3为温度检测部件55和其周围部分的前视(附图1中的右手侧)截面图。附图4是沿附图3中的线IV-IV的截面图。附图5为热电偶型温度传感器65的分解透视图。附图6为穿过热电偶型温度传感器的截面图。
温度检测部件55设置在加热辊47的上面，如附图3和4所示。温度检测部件55设置成如下的结构：容纳有热电偶部件75(温度检测部件)的温度传感器65，后面将对其进行说明；管道67(射线引导部件)，其沿垂直方向连接在设置在定影壳罩51上表面中心内的温度检测部件连接孔63内；和设置在温度传感器65与管道67之间的绝热部件69。
上述温度传感器65设置成如下的结构：圆柱形罐状壳体73(用做热电偶型红外线传感器的外壳)，其具有红外线入射孔71，和固定至罐状壳体73的内侧顶表面的热电偶部件75(温度检测部件)。
热电偶部件75为非接触型红外线传感器，其通过检测加热辊47表面辐射的红外线来检测温度，而不与该表面接触。更具体地，该热电偶部件75是利用热电动势的热电偶型红外线传感器。
热电偶部件75的形状大体上为矩形板状，其在罐状壳体73内以面向红外线入射孔71的方式布置。热电偶部件75位于定影壳罩51外面(在附图3和4中位于定影壳罩51的上方)。
另外，如附图5所示，温度传感器65设有以下部件：热敏电阻352，其检测热电偶部件75的温度；一对输出管脚412，其输出电压值与热电偶部件75接收的红外线数量相应的电信号；和一对输出管脚414，其输出与热敏电阻352检测的热电偶部件75的温度相应的电信号。
如附图2所示，温度传感器65设置成离加热辊47预定的间距，大体上位于加热辊47的轴线方向(与馈送纸5的方向垂直的方向)的中心处，从而使其不与加热辊47轴线方向上的去除爪34重叠。红外线入射孔71设置成面向加热辊47的表面。
如附图5所示，红外线入射孔71为位于罐状壳体73上的大体上成矩形的孔。在红外线入射孔71内设有过滤器380，其阻断波长为2μm或者更短的红外线。
如同Hamamatsu Photonics K.K的KAWAI Toshiteru在传感技术应用研究会的第92次会议(在1994年8月19日，星期五举行，地点在Mita Publishing的大会议室)上宣布的那样，因为波长约在1.45μm和1.94μm之间的红外线容易被水蒸气吸收。注意，虽然波长在5至8μm的红外线如果经过大气传播几公里，则容易被水蒸气吸收(附图22示出经过大气传播几公里的红外线的传输系数和波长之间的关系)，但是，从加热定影设备33中的加热辊47表面至热电偶部件75之间的距离在20至30mm的范围内，从而到达热电偶部件75的波长为5至8μm的红外线被吸收的量没有波长在1.45μm和1.94μm之间的红外线被吸收的量多。但是，优选安装有阻断波长小于8μm的红外线的过滤器，以确保更精确地检测温度。
当调色剂熔化时，激光打印机1内的湿度随着纸5上湿气蒸发量的变化而变化。温度传感器65接收的红外线的数量依据湿度的变化而变化。但是，因为过滤器380阻断了具有受湿度影响而变化的波长范围的红外线，所以来自热电偶部件75的电信号的电压值P不受湿度变化的影响。
管道67由空心圆柱形成，其内表面由反射红外线的金属反射面77构成。像铝、银或者金这样的对红外线的反射率至少为80％的金属适合用作构成反射面77的金属。更优选地，对红外线具有高反射率的金(反射率大约为98％)更合适。管道67的主要部分(反射面77以外的部分)可以由上述金属后者其它的材料构成。
温度传感器65的下部装入绝热部件69内。绝热部件69在管道67上端的孔部内。管道67下端处的孔部79面向加热辊47的表面。
上述绝热部件69由聚酰亚胺构成，聚酰亚胺为热传导率0.2W/mk的耐热树脂。绝热部件69设置成如下结构：内圆柱部分81，其为圆柱部件；外圆柱部分83，其为在内圆柱部分81外侧并与其同轴设置的圆柱部件；和连接部85，其从四个地方将内圆柱部分81和外圆柱部分83连接在一起(如附图7所示)。
在绝热部件69中，温度传感器65罐状壳体73的下部容纳在绝热部件69的内圆柱部分81中。管道67内表面的上部与外圆柱部分83的外侧表面接触。
c)下面转而说明激光打印机1的运行。
(1)位于给纸部分7供纸盘11内的压纸板13上最高位置处的纸5被弹簧(附图中未示出)从压纸板13后侧压向供纸辊15。通过供纸辊15的旋转把纸张5夹在供纸辊15和供纸衬垫17之间后，馈送各张纸5。这样供应的纸5通过送纸辊19和21被送至定位辊23上。定位辊23由一对辊子形成，在将纸定位在预定的位置之后，其将纸5输送至成像的位置上。成像位置为将光敏鼓45上的调色剂图像转印到纸5上的位置。在这个实施例中，成像位置在光敏鼓45与转印鼓31接触的地方。
(2)当光敏鼓45转动时，scorotron型充电器对成像部分9的光敏鼓45的表面均匀地充上正电荷，此后，来自扫描部件27的高速扫描的激光束将成像位置曝光以根据图像数据形成静电潜像。在这之后，当接下来成像位置面向显影剂辊时，附着在显影剂辊上、也带正电荷的调色剂被输送给光敏鼓45表面上形成的静电潜像，即均匀地充有正电荷的光敏鼓45表面上被激光束曝光以降低电位的部分。调色剂根据静电潜像被附着在光敏鼓45表面上以形成可视的图像，从而实现图像转移。
当处理过程(1)中馈送的纸5穿过光敏鼓45和转印辊31之间时，由附着在光敏鼓45上的调色剂图像形成的可视图像转印到纸5上。转印有可视图像的纸5被馈送给热定影设备33，下面将对此进行说明。(3)在热定影设备33中，当纸5穿过加热辊47和压力辊49之间时，对转印到纸5上的调色剂图像进行加热并将其固定在纸5上。
温度检测部件55持续地检测加热辊47的表面温度。即加热辊47内表面上的反射面77反射加热辊47表面辐射的红外线，并将红外线引导至温度传感器65的红外线入射孔71。然后温度传感器65的热电偶部件75检测这些红外线。根据检测温度来调节加热辊47的卤素灯59的输出，从而使主辊体57的表面温度保持在恒定的值。
送纸辊53和出纸辊62将已经在热定影设备33中定影的纸5送出。送纸辊53设置在加热定影设备33的下游侧，出纸辊62设置在这些送纸辊53的下游。
d)现在转入对实施例1所述的热定影设备和成像装置所达到的效果进行说明。
在热定影设备33中，加热辊47表面辐射的红外线由管道67内的反射面77反射，并将其引导至温度传感器65的红外线入射孔71，然后由温度传感器65的热电偶部件75对其进行检测。因此，可以以预定的间距分开设置加热辊47和温度传感器65，并延长低热阻的非接触型红外线温度传感器65的寿命。
因为管道67将加热辊47表面辐射的红外线引导至温度传感器65的热电偶部件75，所以防止温度传感器65检测其它部分而非加热辊47表面的温度，从而减少了检测错误。另外，加热辊47表面辐射的红外线通过面向加热辊47的管道67的孔部79入射到管道67上，入射的红外线为孔部79的内部尺寸的函数。入射红外线在管道67内由反射面77反射并将之引导至温度传感器65，使得入射红外线到达温度传感器65，而没有显著地衰减。因为这个原因，温度传感器65接收的红外线的量大体上等于作为管道67孔部79内部尺寸函数的入射红外线的量。因此，设置介于温度传感器65和加热辊47之间的管道67没有使视角变窄，确保可以依靠原先的视角而检测到加热辊47表面辐射的辐射强度足够大的红外线，从而实现了精确地检测温度。
因为管道67的反射面77由金属构成，它可以以很高的反射率来反射加热辊47表面辐射的红外线，所以该反射面可以以一种精确的令人满意的方式形成，因而可以实现简单而精确地检测温度。
特别地，如果管道67的反射面77由金构成，则其以大约98％的反射率反射加热辊47表面辐射的红外线，以将红外线引导至温度传感器65的热电偶部件75，而不会使红外线大量衰减。因而可以可靠地实现更精确地检测温度。
这个实施例中，温度传感器65检测波长为2μm或者更大的红外线。如果为了防止红外线互相干涉，将反射面77的表面粗糙度设定为低于温度传感器65检测的红外线的波长，则可以实现更精确地检测温度。
另外，反射面形成镜面确保将加热辊47表面辐射的红外线令人满意地引导至温度传感器65，而不被反射面77干扰。这种结构布置使得可以可靠地实现更精确地检测温度。
注意镜面的表面粗糙度为温度传感器65检测波长的1/4或者更小。在这个实施例中，优选采用表面粗糙度为0.5μm或者更小的反射面77来检测波长为2μm或者更大的红外线。注意，本发明中采用平均粗糙度为十点(Rz)的表面粗糙度。
如果管道67的主要部分由树脂构成，反射面77由金属构成，则通过树脂构成管道67的主体、用金属涂敷管道67的内表面的简单方式就可以用金属构成反射面77。因为这样形成的管道具有由树脂构成的主体，树脂的热传导率低于金属，所以就降低了从加热辊47表面传导至温度传感器65的热量。这种结构布置可以避免反射面77造成红外线大量衰减，从而实现精确地检测温度，并防止温度传感器65由于受热而损坏，从而延长了温度传感器65的寿命。
因为通常非接触型红外线传感器用来检测待测物体的温度变化，当待测物体的温度没有变化时，没有检测输出，由于非接触型红外线传感器不能连续地检测待测物体的实际温度，这是不方便的。由于这个原因，为了使用这样的非接触型红外线传感器来连续地检测加热辊47的实际温度，需要在加热辊47和红外线传感器之间设置使红外线间断地阻断和通过的光闸，这导致设备结构复杂。
但是，因为采用热电偶型红外线传感器作为热定影设备33内的温度传感器65，所以即使加热辊47的温度没有变化，也可以连续地对其进行检测。因此，可以利用简单的结构来连续地检测加热辊47表面的温度。这种布置可以可靠地实现更精确地检测温度。
另外，热定影设备33包括待加热的加热辊47和压紧加热辊47的压力辊49，从而当纸5馈送至压力辊49和加热辊49之间时，可以加热并压紧纸5。而且，因为温度传感器65检测加热辊47表面的温度，所以可以使加热辊表面的温度保持在定影温度，从而实现良好的热定影效果。
加热辊47表面与去除爪34接触的部分在长期使用期间很可能损坏，如果加热辊47表面的部分损坏，则调色剂可以渗入这样的损坏部分，从而使加热辊47表面变黑，导致这些部分处的红外线发射率发生变化。红外线发射率变化可能会导致温度传感器65的检测失误增多的问题，由于在该热定影设备33中，温度传感器65设置成在加热辊47的轴线方向上不与去除爪34重叠，所以温度传感器65不检测那些部分表面的温度，从而使得即使与去除爪34接触的加热辊47表面部分损坏，也可以有效地避免去除爪34造成检测失误。
而且，因为温度传感器65的热电偶部件75位于定影壳罩51的外侧，所以即使加热辊47产生的热量导致定影壳罩51内的温度升高，热电偶部件75的温度也几乎不升高。这种结构可以实现精确地检测温度，并防止损坏热电偶部件75。
因为将管道67的长度和孔尺寸设置成只有加热辊47表面辐射的红外线可以入射到温度传感器65上，所以除加热辊47表面之外的部分辐射的红外线不可能造成温度检测失误。
因为在温度传感器65的罐状壳体73和管道67之间设置热传导率为10w/mk或者更小的绝热部件69，所以绝热部件69避免热量从管道67传导至罐状壳体73，而且还避免连接在罐状壳体73上的热电偶部件75温度升高。
这种布置确保热电偶75执行的温度检测精确度非常高。这种结构也可以避免热电偶部件75损坏。
绝热部件69的内圆柱部分81和外圆柱部分83仅仅通过连接部85连接。即在从管道67通过绝热部件69至罐状壳体73的热传导路径中，连接部85在与热传导方向垂直的方向上的截面积小于内圆柱部分81和外圆柱部分83的截面积。这种结构防止热量从管道67传导至罐状壳体73，避免热电偶元件75温度的升高。因此，热电偶75执行的温度检测精确度更高，并且也可以防止热电偶部件75损坏。
实施例2
a)现在参考附图8和9对实施例2中激光打印机1的结构进行说明。
图8为温度检测部件55和其周围部分的前视(附图1中的右手侧)截面图。附图9为沿附图8中线IX-IX的截面图。
注意实施例2中激光打印机1的结构基本上与实施例1的激光打印机1的相同，因此省略了对相似部分的说明。
在实施例2中，一对辊支撑部件61和压力辊49通过管道支撑部件87连接。辊支撑部件61从左侧和右侧支撑加热辊47和压力辊47的轴。管道支撑部件87为水平设置的板状部件。管道67装入设置在管道支撑部件87中心处的管道连接孔89内。
温度传感器65连接在定影壳罩51的温度检测部件连接孔63中。
注意绝热部件69以与实施例1相似的方式，设置在温度传感器65和管道67之间。
b)现在将对实施例2中的激光打印机1的作用进行说明。
因为实施例2中，激光打印机1的管道67通过管道支撑部件87连接至支撑加热辊47的辊支撑部件61上，所以可以使管道67相对于加热辊47的位置始终保持固定。这种结构确保热定影设备33中的温度传感器65可以始终检测加热辊47表面预定区域辐射的红外线。
因此，温度传感器65可以始终精确地检测加热辊47的表面温度。
在实施例2的激光打印机1中，管道67连接在管道支撑部件87上，温度传感器65固定在壳罩上。因此，在管道67连接在管道支撑部件87上的情况下，可以将温度传感器65和定影壳罩51一起移走或者单独移走温度传感器65。
这种结构使得可以方便地移走温度传感器65以便维护，因为无需从传感器65上移走管道67，该结构也确保管道67和加热辊47之间的位置关系不发生改变。换言之，实施例2的激光打印机1既具有良好的可维护性，又可以精确地检测温度。
实施例3
现在转入对实施例3中的激光打印机的说明。
a)现在首先参照附图10和11，对实施例3的激光打印机1的结构进行说明。附图10为温度检测部件55和其周围部分的前视(附图1中的右手侧)截面图。附图11为沿附图10中的线XI-XI的截面图。
注意实施例3中的激光打印机1的结构基本上与实施例2的激光打印机1的相同，这样此处就省略了对与实施例2相应部件相同的部分的说明。
在实施例3中的激光打印机1中，温度检测部件55内的温度传感器65和管道67之间没有设置绝热部件69，这样相应于绝热部件69位置处的区域为间隙91。即温度传感器65和管道67由空气隔离。
b)现在将对实施例3的激光打印机1的作用进行说明。
在该实施例中，因为在温度传感器65的罐状壳体73和管道67之间形成间隙91，间隙91中充满热传导率低的空气，所以可以避免热量从管道67传导至罐状壳体73。可以避免连接至罐状壳体73的热电偶部件75的温度升高。
这种结构确保热电偶部件75检测的温度非常精确。该结构也可以避免热电偶部件75损坏。
实施例4
a)现在参照附图12对实施例4中的激光打印机1的结构进行说明。
附图12为温度检测部件55和其周围部分的前视(附图1中的右手侧)截面图。
注意实施例4的激光打印机1的基本结构与实施例1的激光打印机1的相同，所以省略了对相似部分的说明。
实施例4的激光打印机1的管道67设置成由上圆柱形金属部93、中间圆柱形树脂部95(具有较高导热热阻的部分)和下圆柱形金属部97三部分构成，三者连接在一起。管道67的内表面以与实施例1相似的方式形成反射面77。
上述中间树脂部95由热传导率为0.2W/mk的耐热树脂构成。其沿竖直方向(附图12中的竖直方向)的长度为1mm。
b)现在将对实施例4中的激光打印机1的作用进行说明。
在实施例4中的激光打印机1中，在管道67的中心部分处设置了中间树脂部95，其由热传导率为10W/mk或者更小并且长度至少为1μm的材料构成。由于这个原因，可以防止避免热量在路径中从加热辊47通过管道67传递至温度传感器65。可以避免温度传感器65的热电偶部件75的温度升高。因此，热电偶部件75执行的温度检测非常精确，也可以避免热电偶部件75损坏。
实施例5
a)实施例5中的激光打印机1的结构基本上与实施例1的激光打印机1的相同。
但是，应该注意，实施例5中激光打印机1的管道67的主体由热传导率为0.2W/mk的耐热树脂构成。注意管道67内表面上形成的反射面77与实施例1中的类似。换言之，实施例5中的管道67的主体形成了高导热热阻部分。
b)因为实施例5中激光打印机1的管道67的主体由热传导率为10W/mk或者更小的耐热树脂构成，所以可以避免在传热路径中热量从加热辊47通过管道67传导至温度传感器65，并可以抑制温度传感器65的热电偶部件75的温度升高。这种结构确保热电偶部件75执行的温度检测非常精确，也可以避免热电偶部件75损坏。
实施例6
a)现在参照附图13至17，对实施例6中的激光打印机1的结构进行说明。附图13为温度检测部件55附近部分的截面图。附图14至17为散热器99结构的透视图，这将下面进行说明。
注意实施例6中激光打印机1的结构基本上与实施例1的激光打印机1相同，从而就省略了对相似部分的说明。
如附图13和14所示，在实施例6的激光打印机1中，温度传感器65罐状壳体73的上部包覆有圆柱形散热器99。
如附图15所示，散热器99可以由圆柱形散热器本体101和与散热器本体101的侧面垂直的立式翅片103构成。或者如附图16所示，散热器可以由圆柱形散热器本体101和环形水平翅片构成，环形翅片形成在散热器本体101的侧面上。
另外，如附图17所示，散热器99可以为固定至温度传感器65罐状壳体73上表面的板状散热器。板状散热器99在其中心上和中心附近设置有端子抽出孔107。如附图18所示，如果采用设有向上突出的端子109的温度传感器65，则从端子抽出孔107伸出的端子109可以连接至电路板111。注意可以将多种元件安装在电路板111上，例如放大器，其用来放大由热电偶部件75输出的输出信号；和电子元件，其依据放大器的输出信号来调节给加热辊47设置的卤素灯59的输出值。
除了安装在罐状壳体73上外，可以布置散热器99使其与激光打印机1其它的部件(如主壳体3)接触，以使罐状壳体73的热量向其它的部件传导散失。
b)现在将对实施例6的激光打印机1的作用进行说明。
因为散热器99安装在实施例6中的激光打印机1的罐状壳体73上，所以罐状壳体73具有很高的散热效果。可以避免安装在罐状壳体73内的热电偶部件75的温度升高。由于这个原因，热电偶部件75执行的温度检测更精确，也可以避免热电偶部件75损坏。
设有立式翅片103或者水平翅片105的散热器99具有散热的效果，所以可以避免热电偶部件75的温度升高。
实施例7
实施例7中的激光打印机1的结构基本上与实施例1的激光打印机1的相同。
但是，应该注意，实施例7中激光打印机1的温度传感器65的罐状壳体73由具有高导热热阻的耐热树脂(热传导率为0.2W/mk)构成。
换言之，因为实施例7中的罐状壳体73作为高导热热阻部分，其使管道67和热电偶部件75保持分隔状态，所以即使管道67的温度升高，也可以避免热量从管道67传导至热电偶部件75。
这种结构避免热电偶部件75的温度有丝毫的升高，提高了热电偶部件75检测温度的精确度，从而可以避免损坏热电偶部件75损坏。
现在转入对结构布置的说明。为了实现更精确地检测温度，在该结构布置中，像加热辊47、管道67和温度传感器65这样的部件按照最佳的方式设置在激光打印机1内。这种结构布置可以应用到上述实施例1至7的任何一个中。
如附图19(a)和19(b)所示，在热定影设备33中，将加热辊47的直径设定为2r，将管道67孔部79在与加热辊47的轴向和管道67的纵向都垂直的方向上的内部尺寸设定为2r′，将加热辊47表面和管道之间的间隙设定为d，将温度传感器65的视角设定为θ。在这种情况下，将上述部件布置在合适的位置以使其满足下述方程(1)：
0＜d≤r{(1/sinθ)-1}-r′/tanθ    (1)
在这种情况下，相对于当待测物体直接设置在红外线入射孔71前面时，热电偶部件75通过红外线入射孔71检测的温度的灵敏度而言，该视角为灵敏度约是50％的角度(附图19(a)和19(b)示出的角度θ)。例如在这些实施例中采用±26°或者±60°的视角。
换言之，由于热定影设备33的管道67的内表面形成反射面77，所以无论管道67纵向方向上的长度(在下文中将之称为“圆柱长度”)为多少，加热辊47表面辐射的红外线到达红外线入射孔71，而没有衰减。当视角为θ的传感器65在视角θ的范围内通过管道67(其内空心孔部79的内部尺寸为2r′)可以精确地监测半径为r的加热辊47表面的时候，可以将从加热辊47表面至温度传感器65的视距看作L，则视距L满足下面的方程(2)(附图19(a)示出)：
sinθ＝r/(r+L)
∴L＝r{(1/sinθ)-1}  (2)
如果将从管道67的孔部79至加热辊表面的距离设为间隙d，视距L满足下面的方程(3)(附图19(b)示出)：
L＝d+r′/tanθ (3)
将上述方程(2)替换入方程(3)得出：
d+r′/tanθ＝r{(1/sinθ)-1}
∴d＝r{(1/sinθ)-1}-r′/tanθ
因为管道67和加热辊47没有接触，所以将间隙d设定在方程(1)的范围内：
0＜d≤r{(1/sinθ)-1}-r′/tanθ  (1)
当管道67相对于加热辊47按照满足方程(1)的方式布置时，就可以更可靠地防止检测其它部分而非加热辊47表面的温度，同时保持了加热辊47表面和管道67之间的预定间隙d。因此，可以以最佳的方式设置部件，并实现精确地检测温度。
附图20示出在室温为28℃和加热辊47的定影温度为200℃的情况下，当采用金属(铝)构成的、圆柱长度为7mm和22mm的管道67，并且加热辊47表面与温度传感器65之间的间隙d变化的时候，以及当没有采用管道，并且加热辊47表面与温度传感器65之间的间隙d变化的时候，温度传感器65的最高温度。
在附图20中，当间隙d小于约20mm时，温度传感器65的温度随着间隙d减小而升高。当间隙d为约20mm或者更大时，无论是否设置管道67、无论圆柱长度为多大，温度传感器65的温度始终保持在50℃附近。
这样，如果设置加热辊47和管道67使得加热辊47表面和管道67之间的间隙至少为20mm，则即使整个管道67由传热系数高的金属构成，也可以有效地避免热量从加热辊47表面向管道67传导。由于这个原因，如果加热辊47表面与温度传感器65之间的间隙d至少设置成20mm，则可以防止温度传感器65由于金属构成的管道向其传热而导致其损坏，从而延长了温度传感器65的寿命。
如果管道67的主体由低热传导率的树脂构成，则管道67至温度传感器65的热传导基本上可以忽略，从而，加热辊47表面和温度传感器65之间的间隙可以设置成至少为20mm。这种结构布置使得可以有效地避免热量从加热辊47的表面通过用树脂构成主体的管道67进行传递。由于这个原因，可以避免温度传感器65由于具有树脂构成的主体的管道67向其传热而导致该温度传感器65损坏，从而延长了温度传感器65的寿命。
附图21示出温度传感器65的热电偶75的输出值和加热辊47表面温度的四条关系曲线。在管道67具有树脂构成的主体，其圆柱长度为30mm，反射面77通过镀金的方式来形成的情况下，线A示出视角为±26°、间隙为2.2mm的情形；线B示出视角为±26°、间隙为0.6mm的情形；线C示出视角为±60°、间隙为2.2mm的情形；线D示出视角为±60°、间隙为0.6m的情形。
附图21示出A情形(视角为±26°、间隙为2.2mm)中检测的表面温度为200℃时，热电偶部件75的输出值，以及B情形(视角为±26°、间隙为0.6mm)中检测的表面温度为192.4℃时，热电偶部件75的输出值。该附图示出在视角为±26°的情况下，两个输出值相等，而表面温度相差7.6℃。
相似地，在C情形(视角为±60°、间隙为2.2mm)中表面温度为200℃时和在D情形(视角为±60°、间隙为0.6mm)中表面温度为192.4oC时，在视角为±60o的情况下，二者的热电偶部件75的输出值相等，而其表面温度相差9.0℃。
一般说来，因为与具有较小视角的温度传感器65相比，具有较大视角的温度传感器65可接收更多数量的入射红外线，所以具有较大视角的温度传感器65的检测灵敏度更好。但是，与具有较小视角的温度传感器65相比，具有较大视角的温度传感器65因为间隙d的原因，产生较大的检测温度差异，使其检测的温度差值更大。这是因为间隙d尺寸的增大会导致具有较大视角的温度传感器65容易检测其它部分而非加热辊47表面的温度。由于这个原因，具有较大视角的温度传感器65具有较好的灵敏度，并需要更严格的安装精度来设定间隙d。如果不能达到严格的安装精度，则采用具有较小视角的温度传感器65更合适。
因为激光打印机1设有该热定影设备，该热定影设备的设计使得温度传感器65的寿命延长，并可以实现精确地检测温度，所以激光打印机1可以长时间地实现良好的成像效果。
现在转入对控制设备和用来实现以下功能的温度计算方法的说明。该温度计算方法用来控制加热元件的开和关，并将加热部件的温度控制在使调色剂图像固定在纸5上的最佳值。该控制设备和温度计算方法可以应用于上述实施例1至7中的任何一个。
首先，如果把像热电偶型温度传感器这样的红外线传感器用做温度传感器，则即使实际的加热辊表面温度相同，热定影设备内的任何湿度变化都会改变加热辊表面温度的检测结果。这是因为水蒸气具有吸收一定波长的红外线的性质。因为要使调色剂熔化、使纸变热，加热纸张时纸张内的湿气蒸发，热定影设备内的湿度变化基本上取决于激光打印机的运行状态。外部湿度也会改变热定影设备内的湿气。
为了确保热电偶型温度传感器不受热定影设备内湿度的影响，安装了过滤器以截断前面所述的容易吸收水蒸气的波长范围内的红外线。传感器中的热电偶只接收不易吸收水蒸气的波长范围内的红外线，并在热电偶电压值的基础上计算加热辊的表面温度。
鉴于黑体辐射能和波长的关系，用下面的方程表示斯忒藩-玻耳兹曼(Stefan-Boltzmann)定律，附图25示出黑体辐射能和波长之间关系的计算结果。
W＝∫Wλdλ＝ηαT4(λ从0至无限)
α：斯忒藩-玻耳兹曼(Stefan-Boltzmann)常数
η：黑体发射率
从上述方程可以明显看出，黑体辐射能是通过将黑体辐射的各个辐射波长的辐射能W在全部波长(从0到无限)上定积分而获得的。黑体的温度T从获得的辐射能导出。热电偶的电压值P与加热辊的辐射能W成正比。因此，热电偶接收加热辊辐射的所有波长的红外线，可以依据这样接收的红外线来检测加热辊表面的温度。
但是，如附图25所示，各个波长的辐射能Wλ分布不同，其取决于温度。该峰值的分布为温度的函数，该峰值分布导致通常所说的维恩(Wien)位移定律所述的变化。如果如前面所述，采用过滤器来截断一些波长的红外线，则这样截断的波长的辐射能W与电压值P不成正比，从而导致加热辊的温度计算错误。
在这种情况下，根据斯忒藩-玻耳兹曼(Stefan-Boltzmann)定律可以知道加热辊表面的温度T和热电偶部件输出的电信号的电压值P之间的关系，此关系如下面的方程(4)所示：
P＝k{εT4-T0 4}  (4)
其中，k为热电偶部件的固有常数
T0为热电偶部件的温度
ε为加热辊辐射的红外线的发射率
如果在操作中检测了电压值P，根据试验，显然εT4-T0 4的值沿着直线k1·P+k2伸展。该直线使用了热电偶部件的固有常数k1、k2和红外线传感器的输出值P。因此，方程(5)给出加热辊表面的温度T：
T＝{(k1·P+k2+T0 4)/ε}1/4  (5)
注意方程(5)中的k1、k2为热电偶部件75的固有常数，ε为表征加热辊47的红外线发射率的固有常数。在做试验之前就获取这些值并事先将其代入方程(5)中。
附图23为控制设备100的方框图。
控制设备100具有中心控制电路110、加热部件控制电路120、用来检测传感器温度的传感器控制电路130和其它电路140。如附图23所示，电路110至140通过总线190连接在一起。
中心控制电路110包括CPU117、随机存储器(RAM)113和只读存储器(ROM)115，该中心控制电路执行多种控制操作。与热电偶部件75输出的电信号的电压值相关的信息暂时存储在RAM113中。像用来计算加热辊表面温度的计算程序和主控制程序这样的多个程序存储在ROM115中。
卤素灯59与加热元件控制电路120相连。存储在ROM115中的主驱动控制程序控制卤素灯59的开和关。
温度传感器65与传感器控制电路130相连。当温度传感器65的热电偶部件75接收红外线时，热电偶部件75输出电信号，该信号的电压值与这样接收的辐射强度相应。传感器控制电路130将模拟电信号转换成数字信号，并通过总线190将数字信号输出给RAM113。然后RAM113存储与热电偶部件75输出电信号的电压值相关的信息。当设置在温度传感器65内的热敏电阻352检测热电偶部件75的温度时，热敏电阻352的电阻随着温度的变化而变化。热敏电阻352从而输出电压与该温度相应的电信号。传感器控制电路130将模拟结果信号转换成数字信号，并通过总线190将数字信号输出给RAM113，然后RAM113存储热敏电阻352输出电信号的电压值。
当与热电偶部件75和热敏电阻352输出电信号的电压值相关的信息存储在RAM113中时，中心控制电路110首先执行处理，根据热敏电阻352输出电信号的电压值来计算热电偶部件75的温度。因为本领域知晓上述处理工艺，因此省略其详细说明。
然后中心控制电路110通过计算程序执行处理，以依据后面给出的方程计算出加热辊47表面的温度T。
为了计算加热辊47表面的温度T并将计算出的温度T存储在RAM113中，计算程序将热电偶部件75输出电信号的电压值P和热电偶部件75的温度T0代入上述方程(5)。温度T0是根据热敏电阻352输出电信号的电压值P′获取的。注意由中心控制电路110执行的这个计算程序的处理相当于本发明的温度检测部件。
当加热辊47的表面温度T由计算程序存储在RAM113中时，主驱动控制程序通过加热元件控制电路120控制加热元件的开和关，从而将加热辊47的表面温度控制在最佳温度，以便将调色剂图像固定在纸5上。
依据非接触型热电偶部件75检测的加热辊47辐射的红外线的结果，上述激光打印机1可以精确地计算加热辊47表面的温度。
下面的说明涉及在采用红外线发射率ε＝0.5的加热辊47，其纯铝管状表面层压并烧结有底层涂料和PFA，并且温度传感器65采用从Murata Manufacturing获取的IRTE5021TC01型产品的情况下，方程(5)中作为常数使用的k1和k2的取值。
附图24示出一条曲线，其中水平轴示出被运算放大器放大100倍的热电偶部件的电压值，垂直轴示出(εT4-T0 4)的值。
为获取k1和k2，首先将热敏电阻安装在加热辊47的表面上，以检测加热辊47的实际表面温度。然后打开卤素灯59以升高加热辊47的温度。此时，测量加热辊47表面的温度T、热电偶部件75的电压值P和由安装在温度传感器65内的热敏电阻352检测的温度T0，来绘制出相应于热电偶部件75输出值P的(εT4-T0 4)的值(如附图24所示)。从附图24可以明显看出，这些值按直线k1·P+k2延伸，因此，
k1·P+k2＝εT4-T0 4    (6)
上述方程(5)是从方程(6)得出的。
注意在附图24中，k1为1745698760.7277，k2为-4522599153.9170。
注意本发明并不限于上述实施例，多种修改和改进都在本发明的范围内。
在上述实施例中，使用热电偶部件75输出电信号的电压值P、热敏电阻352的检测温度T0连同方程(5)来进行计算。本发明提供了一个图表，其示出热电偶部件75的电压值P′、热敏电阻352检测的温度T0和加热辊47的表面温度T之间的关系。利用这个图表，依据热电偶部件75的电压值P和热敏电阻352的检测温度T0可以读出加热辊47的检测温度T。这样，可以依据热电偶部件75的电压值P和热敏电阻352检测的温度传感器65的温度T0来简单地从图表上读出表面温度T。因此，可以减轻中心控制设备110计算加热辊47表面温度T的负担，该图表可以存储在ROM115中。存储该图表的位置并不受限制。
在上述实施例中，采用包括卤素灯59的加热辊47作为热定影设备33。还可以使用利用感应加热方法的热定影设备。在利用感应加热的情况下，电磁体设置在加热辊轴向的端部表面上，加热辊由电磁体产生的磁场加热。
在上述实施例中，采用热电偶型温度传感器65作为红外线传感器，还可以使用热电偶型温度传感器之外的任何类型的红外线传感器。
在上述实施例中，将去除爪34用做接触部件。但是接触部件不限于去除爪34。例如可以设置一种接触型辅助温度传感器使其与加热辊47相接触。在这种情况下，如前面所述，将接触部件和温度传感器65放置在加热辊的轴向上，而不互相重叠。
在上述实施例中，温度传感器65检测热定影设备33加热辊47的表面。也可以检测压力辊49表面的温度，而不用检测加热辊47的温度，因为压力辊49表面的温度和加热辊47表面的温度高度相关。
在上述实施例中加热辊47和压力辊49用做定影部件。可选择地，在发明中还可以采用带状定影部件。带状加热部件和辊状压力部件、辊状加热部件和带状压力部件或者带状加热部件与带状压力部件都可以用做定影部件。
另外，圆柱形管道67在垂直于轴线方向上的截面形状不限于特定的形状。这样，管道67在垂直于轴线的方向上可以具有诸如方形的任何截面形状。管道67在轴线方向上的截面可以为渐缩截面(taperedshape)。
在上述实施例中，以激光打印机1的热定影设备33来说明根据本发明所述的热定影设备。本发明不限于上述热定影设备，也可以将加热和固定待定影介质以形成薄膜的胶合机用做热定影设备。
工业实用性
如上所述，根据本发明所述的热定影设备用于设有热定影设备的激光打印机，该热定影设备包括加热辊、压力辊和非接触型温度传感器；或者利用受热而固定薄膜的胶合机。

Claims (42)

1.一种设有温度检测部件(75)的热定影设备(33)，该温度检测部件检测定影部件(47)表面的温度，其中，
所述温度检测部件(75)包括红外线传感器(65)，该红外线传感器在不与所述表面接触的情况下检测所述表面的温度；
在所述表面和温度检测部件(75)之间，设置射线引导部件(67)，其用来将所述表面辐射的红外线引导至所述温度检测部件(75)；
所述射线引导部件(67)的内表面由反射红外线的反射面(77)构成；
所述射线引导部件(67)固定在支撑所述定影部件(47)的支撑部件(61)上。
2.如权利要求1所述的热定影设备(33)，其中所述反射面(77)由金属构成。
3.如权利要求2所述的热定影设备(33)，其中所述反射面(77)由金构成。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的热定影设备(33)，其中整个所述射线引导部件(67)都由金属构成。
5.如权利要求1至3中任何一项所述的热定影设备(33)，其中所述射线引导部件(67)的主体由树脂构成，所述反射面(77)由金属构成。
6.如权利要求1所述的热定影设备(33)，其中所述温度检测部件(75)为热电偶型红外线传感器(65)。
7.如权利要求1所述的热定影设备(33)，其中所述定影部件(47)为辊子(47)。
8.如权利要求7所述的热定影设备(33)，其中将所述辊子(47)、所述射线引导部件(67)和所述温度检测部件(75)布置在合适的位置，以满足下面的方程(1)：
0＜d≤r{(1/sinθ)-1}-r′/tanθ(1)
其中，将所述辊子(47)的直径设定为2r，将所述射线引导部件(67)的孔部(79)在与所述辊子(47)的轴向和所述射线引导部件(67)的纵向都垂直的方向上的内部尺寸设定为2r′，将所述表面和所述射线引导部件(67)之间的间隙设定为d，将所述温度检测部件(75)的视角设定为θ。
9.如权利要求4所述的热定影设备(33)，其中所述表面和所述射线引导部件(67)以彼此至少20mm的间距布置。
10.如权利要求5所述的热定影设备(33)，其中所述表面和所述温度检测部件(75)以彼此至少20mm的间距布置。
11.如权利要求1所述的热定影设备(33)，包括：
与所述定影部件(47)接触的接触部件(34)；其中
以一种方式设置所述温度检测部件(75)，使其在垂直于馈送定影介质(5)的方向上不与接触部件(34)重叠。
12.如权利要求1所述的热定影设备(33)，其中所述定影部件(47)包括待加热的加热部件(47)和压紧所述加热部件(47)的压力部件(49)；
所述温度检测部件(75)检测加热部件(47)表面温度。
13.如权利要求1所述的热定影设备(33)，其中所述反射面(77)的表面粗糙度小于或者等于所述温度检测部件(75)检测的波长。
14.如权利要求1所述的热定影设备(33)，其中所述反射面(77)为镜面。
15.一种成像装置(1)，其包括如权利要求1至14中任何一项所述的热定影设备(33)。
16.一种胶合机，其包括如权利要求1至14中任何一项所述的热定影设备(33)。
17.一种热定影设备(33)，其包括：
定影部件(47)，其加热待定影的介质并将其固定在定影介质(5)上；
容纳部件(51)，其容纳所述定影部件(47)；
温度检测部件(75)，其依据所述定影部件(47)表面辐射的红外线来检测所述定影部件(47)的表面温度；和
射线引导部件(67)，其将所述定影部件(47)辐射的红外线引导至所述温度检测部件(75)；其中
温度检测部件(75)设置在所述容纳部件(51)的外部；
所述射线引导部件(67)包括空心部和反射面(77)，所述空心部为红外线的路径，所述反射面设置成面向所述空心部以反射红外线，并且
所述射线引导部件(67)固定在支撑所述定影部件(47)的支撑部件(61)上。
18.如权利要求17所述的热定影设备(33)，包括高导热热阻部分，其避免定影部件(47)产生的热量通过射线引导部件(67)、沿热传导路径传递至温度检测部件(75)。
19.一种热定影设备(33)，其包括：
定影部件(47)，其加热待定影的介质并将其固定在定影介质(5)上；
温度检测部件(75)，其依据所述定影部件(47)表面辐射的红外线来检测所述定影部件(47)的表面温度；
射线引导部件(67)，其将所述定影部件(47)辐射的红外线引导至所述温度检测部件(75)；和
高导热热阻部分，其避免所述定影部件(47)产生的热量通过所述射线引导部件(67)、沿热传导路径传递至所述温度检测部件(75)，
其中，所述射线引导部件(67)固定在支撑所述定影部件(47)的支撑部件(61)上。
20.如权利要求19所述的热定影设备(33)还包括容纳所述定影部件(47)的容纳部件(51)。
21.如权利要求18至20中任何一项所述的热定影设备(33)，其中所述高导热热阻部分为由绝热材料构成的部分。
22.如权利要求21所述的热定影设备(33)，其中所述绝热材料是热传导率为10W/mk或更小的材料。
23.如权利要求21所述的热定影设备(33)，其中绝热材料是耐热树脂。
24.如权利要求21所述的热定影设备(33)，其中由所述绝热材料构成的部分沿热传导路径的长度至少为0.1mm。
25.如权利要求18至20中任何一项所述的热定影设备(33)，其中在所述热传导路径中，所述高导热热阻部分是由空气分隔开的部分。
26.如权利要求25所述的热定影设备(33)，其中沿所述热传导路径所述由空气分隔开的部分的长度至少为0.1mm。
27.如权利要求18至20中任何一项所述的热定影设备(33)，其中高导热热阻部分是在垂直于传热方向上的表面的截面积小于热传导路径上所述表面附近的截面积的部分。
28.如权利要求18或19所述的热定影设备(33)，其中所述高导热热阻部分设置在所述射线引导部件(67)和所述温度检测部件(75)之间。
29.如权利要求18或19所述的热定影设备(33)，其中所述高导热热阻部分设置在所述射线引导部件(67)内。
30.如权利要求29所述的热定影设备(33)，其中通过以绝热材料形成所述射线引导部分(67)的主体，来构成高导热热阻部分。
31.如权利要求18或19所述的热定影设备(33)，其中将所述高导热热阻部分设置在所述温度检测部件(75)的壳体(73)内。
32.如权利要求17或19所述的热定影设备(33)，包括散热部件(99)，该散热部件用来去除所述射线引导部件(67)和/或所述温度检测部件(75)散发的热量。
33.如权利要求32所述的热定影设备(33)，其中所述散热部件(99)与所述射线引导部件(67)和/或所述温度检测部件(75)接触，散热部件(99)设置有散热片(103和105)。
34.如权利要求32所述的热定影设备(33)，其中所述散热部件(99)与所述射线引导部件(67)和/或所述温度检测部件(75)接触，并且散热部件(99)与温度低于所述射线引导部件(67)和/或所述温度检测部件(75)的其它部件接触。
35.如权利要求1或17或19所述的热定影设备(33)，其中以支撑所述定影部件(47)的支撑部件(61)为基准来设置所述射线引导部件(67)。
36.如权利要求35所述的热定影设备(33)，其中所述温度检测部件(75)可与所述射线引导部件(67)分开。
37.如权利要求36所述的热定影设备(33)，其中所述温度检测部件(75)连接在所述容纳部件(51)上。
38.如权利要求17或19所述的热定影设备(33)，其中所述温度检测部件(75)为热电偶型红外线传感器(65)。
39.如权利要求38所述的热定影设备(33)，其中所述热电偶型红外线传感器(65)的壳体(73)由绝热部件构成。
40.如权利要求17或19所述的热定影设备(33)，其中定影部件(47)为辊子(47)。
41.一种成像装置(1)，其设有如权利要求17至40中任何一项所述的热定影设备(33)。
42.一种胶合机，其设有如权利要求17至40中任何一项所述的热定影设备(33)。
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