CN101067737B

CN101067737B - 定影装置

Info

Publication number: CN101067737B
Application number: CN2007100972573A
Authority: CN
Inventors: 杖田义德; 木野内聪; 高木修; 曾根寿浩
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2006-05-03
Filing date: 2007-04-28
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2027-04-28
Also published as: JP2007298986A; US20090317159A1; CN101067737A; US7603068B2; US20070258740A1

Abstract

根据本发明的定影装置包括：弹性件；加热辊，包括位于弹性件外侧的金属导电层；加压辊，用于向加热辊施加预定的压力；以及驱动机构，用于通过金属导电层使加热辊旋转，其中，用于连接驱动机构与金属导电层的部件由不能由于加热辊的旋转而发生扭曲和变形的材料制成。

Description

定影装置

技术领域

本发明涉及一种用于将显影剂图像定影在纸张上的定影装置，特别涉及一种使用感应加热法的定影装置。

背景技术

使用数字技术的图像形成装置(例如电子复印机)具有通过施加压力将经加热而熔化的显影剂图像定影至纸张的定影装置。

定影装置具有用于熔化显影剂(例如墨粉)的加热辊和用于对加热辊施加预定压力的加压辊。预定的接触宽度(辊隙宽度)形成在加热辊与加压辊之间的接触区域(辊隙)中。当纸张穿过辊隙时，显影剂图像被来自加热辊的热量熔化，并通过来自加压辊的压力定影至纸张。近年来，使用感应加热器，其中金属导电层的薄膜形成在加热辊的外侧，并且该金属导电层通过感应加热而被加热。

例如在用于形成彩色图像的定影装置中，为了确保比单色图像形成装置中更大的接触宽度，已知的是通过在轴与利用感应加热的金属导电层之间设置弹性层来确保足够的辊隙宽度。

然而，当来自轴的驱动力通过弹性层被传送至金属导电层时，该弹性层扭曲，并且轴和金属导电层的旋转不同步。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种定影装置，包括：

加热辊，其包括设置在轴件外侧上的弹性件以及设置在弹性件外侧上并以筒状形成的金属导电层；

加压辊，通过加压机构被抵压于加热辊；以及

驱动机构，其包括向所述金属导电层提供旋转力的部分，所述部分由不能由于所述驱动器的旋转力而发生扭曲和变形的材料制成，以使所述金属导电层能够相应于所述旋转力而旋转。

本发明的其它目的和优点将在下面的描述中阐述，并且部分地将从该描述中变得显而易见，或可以通过实施本发明而了解。本发明的目的和优点可以通过下文中具体指出的手段及其组合来实现并获得。

附图说明

结合于说明书中并构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与以上给出的概括性描述和以下给出的对实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1是示出根据本发明的定影装置的实例的示意图；

图2是示出图1中所示的加热辊的实例的示意图；

图3是说明根据图1所示的定影装置的第一实施例的示意图；

图4是说明根据图1所示的定影装置的第二实施例的示意图；

图5是说明根据图1所示的定影装置的第三实施例的示意图；

图6是说明根据图1所示的定影装置的第四实施例的示意图；

以及

图7是从轴向观看图6中所示的加热辊的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细说明本发明的实施例。

图1示出了根据本发明的定影装置1的实例。

如图1所示，定影装置1包括：加热件(加热辊)2，用于加热纸张Q上的墨粉T；加压件(加压辊)3，用于向加热辊2施加预定的压力；以及驱动机构50。

加热辊2固定在定影装置1的预定位置处。加热辊包括：轴件2a；第一弹性层(以下称为弹性件)2b，围绕轴件而设置；金属导电层2c；第二弹性层2d；以及脱模层(mold-releasing layer)2e。驱动机构50使得加热辊2沿箭头CW的方向旋转。

加压辊3包括：轴件3a；弹性件(例如硅橡胶)3b，设置在轴件3a的外侧上；以及脱模层(例如氟橡胶)3c。加压机构(压力供应机构)4通过加压弹簧4b经由连接至轴件3a的支承件4a，将加压辊3抵压于加热辊2。因此，在加热辊2和加压辊3的接触部分，沿纸张P输送方向形成具有大于一定宽度(辊隙宽度)的辊隙。随着加热辊2旋转，加压辊3沿着箭头CCW的方向旋转。

在加热辊2的周围，用于将纸张Q与加热辊2分离的分离片5、包括励磁线圈6a的感应加热器6、以及清洁件7设置在旋转方向的下游侧(从加热辊与加压辊3之间的辊隙观看)。用于将预定磁场提供给加热辊2的金属导电层2c的感应加热器6、以及用于除去灰尘和粘附在加热辊2上的残余墨粉的清洁件7以这种顺序沿旋转方向设置。在加热辊2的纵向方向上，设置有用于检测加热辊2的温度的热敏电阻器8，以及用于检测加热辊2的异常表面温度并停止用于对加热辊2进行加热的电力供应的恒温器9。热敏电阻器8优选地沿加热辊2的纵向方向设置在两个或更多的位置中。恒温器9优选地沿加热辊2的纵向方向设置在至少一个或更多的位置中。

在加压辊3的周围，设置有用于将纸张Q与加压辊3分离的分离片10、以及用于除去粘附在加压辊3上的墨粉的清洁件11。

当未示出的励磁电路(倒相电路)向感应加热器6的励磁线圈6a提供高频电流时，励磁线圈6a产生预定的磁场，并且涡电流在加热辊2的金属导电层2c中流动。接着，在金属导电层2c的电阻中产生焦耳热，并且加热辊2被加热。即，加热辊2被感应加热器6感应加热。

当纸张穿过加热辊2与加压辊3之间的辊隙并被加压辊3给予预定的压力时，被来自加热辊2的热量熔化的墨粉T定影在纸张Q上。

本发明的定影装置使用感应加热来加热形成于加热辊2的外圆周中的金属导电层2c。因此，热量损失最少，能量效率较高，并且加热辊2在短时间内被加热到一定的温度。

在本实施例中，弹性件2b由对硅橡胶等进行发泡的发泡橡胶形成。金属导电层2c由厚度为0.5-2mm的铝、镍、或铁制成。第二弹性层2d由几μm厚度的含有硅的耐热粘附剂制成，以增加金属导电层2c与脱模层之间的接触紧密性。脱模层2e作为氟树脂层(PFA或聚四氟乙烯[PTFE]或PFA-PTFE混合物)形成在最外周，具有30μm的厚度。

现在将对应用于图1所示加热辊2的弹性件的实例进行说明。图2是示出适用于本实施例的加热辊2的一部分的示意图。

如图2所示，弹性件2b包括：中央部21b，具有最小外径r1；以及端部22b和23b，设置在中央部21b的两侧上，具有最大外径r2。

中央部21b沿轴向形成，具有长度D1和厚度r3。端部22b和23b沿轴向形成，具有长度D2和厚度r4。弹性件2b沿轴向形成在具有一定外径的轴件2a上。因此，中央部21b的厚度r3小于端部22b和23b的厚度r4。

通过这样的结构，在与中央部21b相对应的部分中，加热辊2能够确保足以获得良好图像的辊隙宽度，并能够形成良好的图像。弹性件2b具有的热膨胀系数高于金属导电层2c的热膨胀系数。因此，当加热辊2被加热时，金属导电层2c被弹性件2b从内部向上推，加热辊2的硬度被改变，并且不能够确保足够的辊隙宽度。在上述结构中，防止了加热辊2变得太硬，并且能够确保足够的辊隙宽度。

对于本实施例的沿轴向具有不同外径的弹性件2b，2004年7月9日提交的第10/886703号在先美国专利申请的全部内容结合于此作为参考。(弹性层1b在2004年7月9日提交的第10/886703号在先美国专利申请中被公开，其全部内容结合于此作为参考。)

第一实施例

下面将对可适用于图1所示定影装置的加热辊2、加压辊3、以及驱动机构50的实例进行说明。

如图3所示，加热辊2在两端包括沿轴向突出得比弹性件2b远的套环(burr)201。在本实施例中，套环201由金属导电层2c和第二弹性层2d形成。在弹性件2b的两端内侧，加热辊2包括通纸区域，该通纸区域被限定为使加热辊2与加压辊3之间供给的纸张Q通过的区域。套环201被设置在形成于通纸区域两端的非通纸区域中。通纸区域与弹性件2b的中央部21b相对应，并且中央部21b与端部22b、23b之间的边界优选地设置在非通纸区域中。

驱动机构50包括：第一部件51，设置在金属导电层2c的套环201的内侧；第二部件52，设置在加热辊2的套环201的外侧；以及驱动电机(驱动器)55，连接于第二部件52，并向第二部件52提供旋转力。

第一和第二部件51、52由不能由于来自驱动电机55的旋转力而发生扭曲和变形的材料制成。

第二部件52固定于基本平行于加热辊2的轴向而设置的轴件53，并且通过加压件54经由轴件53以预定压力与加热辊2接触。即，第二部件52通过加热辊2的金属导电层2c被抵压于第一部件51。因此，金属导电层2c被保持在第一和第二部件51、52之间。

驱动电机55通过单向离合器(驱动力传送器)56连接于设置在第二部件52的轴件53一端的齿轮以及设置在加压辊3的轴件3a一端的齿轮。这里提到的单向离合器为驱动力传送机构，其能够将驱动力从一个驱动电机55传送到不同的部件。因此，提供给第二部件52的驱动力、或提供给加热辊2的驱动力能够与提供给加压辊3的驱动力同步。

在这种结构中，第二部件52能够将驱动力从驱动电机55传送到金属导电层2c。即，加热辊2能够相应于驱动电机55而旋转，并且当与来自驱动电机55的旋转力(例如转数)相对应的动力被传送到金属导电层2c时，加热辊能够根据驱动电机55的旋转而旋转。

因此，根据本实施例的定影装置能够准确地控制加热辊2的外圆周速度，并能够形成良好的图像。

通过单向离合器56供应给加压辊3的驱动电机55的驱动力是辅助力，用以防止通过加热辊2的驱动而旋转的加压辊3的旋转延迟。本发明并不限于此。来自驱动电机55的动力可以不被传送到加压辊3。

在图3示出的实例中，第一部件51和弹性件2b以预定的距离隔开。本发明并不限于此，并且这些部件可以是不隔开的。此外，第一部件51优选地具有通气孔51a，以使弹性件2b(加热辊2内部)的空气流通。即使包含在弹性件2b中的空气通过加热辊2的加热而热膨胀，空气也会通过通气孔51a排出到外部，并且防止加热辊2变得太硬。因此能够确保足够的辊隙宽度，并且形成良好的图像。

此外，加热辊2的驱动机构50(第一和第二部件51、52)由不扭曲的部件制成，能够使加热辊2的旋转沿轴向均匀，防止局部偏移，并延长金属导电层2c的寿命。

在这种结构中，来自驱动电机55的动力能够被准确地传送到加热辊2的外圆周，并且能够避免加热辊2与加压辊3之间的滑动。

第二实施例

下面将对可适用于图1所示定影装置的加热辊、加压辊、以及驱动机构的其它实例进行说明。

如图4所示，根据本实施例的定影装置包括：加热辊211、加压辊3、以及驱动机构511。加压辊3和其它零件的构造与图1和图2中所说明的相同，并将省略其说明。

加热辊211包括：轴件211a；弹性件211b，设置在轴件211a的周围；金属导电层211c；第二弹性层211d；以及脱模层(未示出)。在两端的非通纸区域中，加热辊211包括沿轴向突出得比弹性件211b远的套环212。在本实施例中，套环212由金属导电层211c和第二弹性层211d形成。

驱动机构511包括：保持件512，设置在金属导电层211c的套环212的内侧，并保持加热辊211的轴件211a和金属导电层211c；以及驱动电机513，其连接于加热辊211的轴件211a，并通过保持件512向金属导电层211c提供旋转力。

保持件512由不能由于来自驱动电机55的旋转力而发生扭曲和变形的材料(例如树脂)制成。

驱动电机513通过单向离合器514连接于设置在加热辊211的轴件211a一端的齿轮以及设置在加压辊3的轴件3a一端的齿轮。因此，提供给加热辊211的轴件211a的驱动力、通过保持件512提供给金属导电层211c的驱动力、以及提供给加压辊3的驱动力能够同步。

在这种结构中，保持件512能够将驱动力从驱动电机511传送到金属导电层211c。因此，金属导电层211c能够相应于来自驱动电机513的旋转力(例如转数)而旋转。

因此，能够准确地控制加热辊211的外圆周速度，并且能够形成良好的图像。来自驱动电机513的动力能够被准确地传送到加热辊211的外圆周，并能够防止加热辊211与加压辊3之间的滑动，并防止加热辊211以不同于驱动电机513的转数旋转。

在图4所示的实例中，每个保持件512和弹性件211b都以预定的间隔设置。本发明并不限于此，并且这些部件可以是不隔开的。此外，保持件512优选地包括通气孔512a，以使弹性件211b(加热辊211内部)的空气流通。

第三实施例

如图5所示，根据本实施例的定影装置包括：加热辊221、加压辊3、以及驱动机构521。加压辊3和其它零件的构造与图1和图2中所说明的相同，并将省略其说明。

加热辊221包括：轴件221a；弹性件221b，设置在轴件的周围；金属导电层221c；第二弹性层221d；以及脱模层221e。弹性件221b、金属导电层221c、以及第二弹性层221d沿轴向具有相同的长度。脱模层221e沿轴向具有的长度在内侧比第二弹性层221d短。换言之，脱模层221e设置得比稍后说明的驱动机构521的第一部件522的区域更靠内侧。

加压辊3具有的长度H2大于加热辊221轴向的长度H1。

驱动机构521包括：第一部件522，其为加热辊221的两端，并且设置在如前所述不具有脱模层221e的第二弹性层221d的外侧；轴件523，被可旋转地保持并与加热辊221的轴向基本平行，并且与第一部件522固定；以及驱动电机524，连接于轴件523，并向第一部件522提供旋转力。

与之前说明的第一和第二部件51、52一样，第一部件522由不能由于驱动电机524的旋转力而发生扭曲和变形的材料(例如树脂)制成。

驱动电机524通过单向离合器525连接于设置在第一部件522的轴件523一端的齿轮以及设置在加压辊3的轴件3a一端的齿轮。因此，提供给第一部件522的驱动力、或提供给加热辊221的驱动力能够与提供给加压辊3的驱动力同步。

在这种结构中，第一部件522在不具有脱模层221e的区域中与加热辊221接触，并从加热辊221的外部提供旋转力。因此，能够防止加热辊221与第一部件522之间的滑动。第一部件522能够将驱动力从驱动电机524传送到金属导电层221c。

因此，能够准确地控制加热辊221的外圆周速度，并能够形成良好的图像。

第四实施例

如图6所示，根据本实施例的定影装置包括：加热辊231、加压辊3、以及驱动机构531。加压辊3和其它零件的构造与图1和图2中所说明的相同，并将省略其说明。

加热辊231包括：轴件231a；弹性件231b，设置在轴件的周围；金属导电层231c；第二弹性层231d；以及脱模层(未示出)。在两端的非通纸区域中，加热辊231包括沿轴向突出得比弹性件231b远的套环232。在本实施例中，套环232由金属导电层231c和第二弹性层231d形成。

驱动机构531包括：第一齿轮532，其固定于设置在加热辊231两端的套环232的内侧；第二齿轮533，其与第一齿轮532啮合，并向金属导电层231c提供旋转力；以及驱动电机534，其连接于第二齿轮533，并向金属导电层231c提供旋转力。

详细说明，如图7所示，第一齿轮532为在内圆周中具有内齿的环状齿轮，并且外圆周固定于加热辊231的套环232的内圆周。第二齿轮533在外圆周包括与第一齿轮532啮合的外齿，并在中央处包括旋转轴533a。旋转轴533a被可旋转地保持在预定位置。第一和第二齿轮532、533由不能由于驱动电机534的旋转力而发生扭曲和变形的材料(例如树脂)制成。

驱动电机534通过单向离合器535连接于设置在第二齿轮533的旋转轴533a一端的齿轮以及设置在加压辊3的轴件3a一端的齿轮。因此，提供给第二齿轮533的驱动力、或提供给加热辊231的驱动力能够与提供给加压辊3的驱动力同步。

在这种结构中，第一和第二齿轮532、533能够将驱动力从驱动电机534传送到金属导电层231c。金属导电层231c能够相应于来自驱动电机534的旋转力(例如转数)而旋转。

因此，能够准确地控制加热辊231的外圆周速度，并且能够形成良好的图像。此外，来自驱动电机534的动力能够被准确地传送到加热辊231的外圆周，并且能够避免加热辊231与加压辊3之间的滑动。

在图6所示的实例中，第一和第二齿轮532、533以预定的距离隔开。本发明并不限于此，并且齿轮可以是不隔开的。

本发明并不限于上述实施例。在不脱离本发明的精神或基本特征的前提下，可以通过更改部件来实施本发明。也可以通过组合上述实施例中公开的部件来实施本发明。例如，可以从一个实施例中公开的部件中去除一些部件，或者可以组合不同实施例中的一些部件。

例如，通过单向离合器提供给加压辊3的来自驱动电机的驱动力为辅助力，用以防止通过加热辊2的驱动而旋转的加压辊3的旋转延迟。本发明并不限于此。来自驱动电机的动力可以不传送至加压辊3。

此外，如上文中所述，如图2所示，通过将具有的中央部21b的外径小于端部22b、23b的外径的弹性件2b应用于加热辊2，能够减少由于金属导电层2c与弹性件2b的不同热膨胀系数引起的加热辊2的硬度变化。从而，确保加热辊2具有足够的柔性，以便与加压辊3之间形成足以形成良好图像的辊隙宽度。在这种结构中，根据上述实施例的定影装置在保持加热辊2的柔性的同时，能够准确地控制加热辊2的外圆周速度，并能够形成良好的图像。即，如在根据上述实施例的定影装置中，被构造成通过加热辊2的金属导电层2c使加热辊2旋转的驱动机构50的应用，对于如图2所示的弹性件2b、沿轴向具有均匀外径的其它弹性件、具有一定柔性以确保辊隙宽度的部件(通过旋转而被扭曲和变形的部件)、或在金属导电层内侧具有间隙的加热辊同样有效。

Claims

1.一种定影装置，包括：

加热辊，其包括围绕轴件设置在所述轴件外侧的弹性件、以及以筒状形成并围绕所述弹性件设置在所述弹性件外侧的金属导电层，所述弹性件和所述金属导电层与所述轴件同轴；

加压辊，通过加压机构被抵压于所述加热辊；以及

驱动机构，包括向所述金属导电层提供旋转力的部分，所述部分由不能由于所述驱动机构的旋转力而发生扭曲和变形的材料制成，以使所述金属导电层能够相应于所述旋转力而旋转，

其中，所述加热辊的所述金属导电层在两端包括沿轴向突出得比所述弹性件远的套环，并且其中，

所述驱动机构包括：第一部件，设置在所述金属导电层的所述套环的内侧；第二部件，设置在所述金属导电层的所述套环的外侧，从所述套环的与所述第一部件所在侧相对的一侧保持所述金属导电层的所述套环，并向所述金属导电层提供旋转力；以及驱动器，连接至所述第二部件，并向所述第二部件提供动力。

2.根据权利要求1所述的定影装置，其中，所述第一部件和第二部件由不能由于所述驱动器的旋转力而发生扭曲和变形的材料制成。

3.根据权利要求1所述的定影装置，其中，所述加压辊包括连接至所述驱动器的轴件，并且被供以与所述第二部件相同的旋转。

4.根据权利要求3所述的定影装置，其中，所述第二部件和加压辊通过驱动力传送机构连接至所述驱动器，并且被供以来自所述驱动器的驱动力。

5.一种定影装置，包括：

加压辊，通过加压机构被抵压于所述加热辊；以及

所述驱动机构包括：第一齿轮件，固定于所述金属导电层的所述套环的内侧；第二齿轮件，与所述第一齿轮件啮合，并向所述金属导电层提供旋转力；以及驱动器，连接于所述第二齿轮件，并向所述第二齿轮件提供动力。

6.根据权利要求5所述的定影装置，其中，所述第一和第二齿轮件由不能由于所述驱动器的旋转力而发生扭曲和变形的材料制成。

7.根据权利要求5所述的定影装置，其中，所述加压辊包括连接于所述驱动器的轴件，并且被供以与所述第二齿轮件相同的旋转。

8.根据权利要求7所述的定影装置，其中，所述第二齿轮件和加压辊通过驱动力传送机构连接至所述驱动器，并且被供以来自所述驱动器的驱动力。

9.一种定影装置，包括：

加压辊，通过加压机构被抵压于所述加热辊；以及

所述驱动机构包括：驱动器，连接至设置于所述加热辊的所述弹性件内侧的轴件，并向所述加热辊提供旋转力；以及保持件，设置在所述金属导电层的所述套环内侧，并保持所述加热辊的所述金属导电层和所述轴件。

10.根据权利要求9所述的定影装置，其中，所述保持件由不能由于所述驱动器的旋转力而发生扭曲和变形的材料制成。

11.根据权利要求9所述的定影装置，其中，所述加压辊包括连接至所述驱动器的轴件，并且被供以与所述加热辊相同的旋转力。

12.根据权利要求11所述的定影装置，其中，所述加热辊的轴件和所述加压辊通过驱动力传送机构连接至所述驱动器，并且被供以来自所述驱动器的驱动力。