CN101086653A - 定影装置与图像形成设备 - Google Patents

Abstract

包括定影套筒，圆柱形定影辊，及压力辊的定影装置。定影套筒包括产生热量以熔化和定影色粉的加热层。定影辊具有被定影套筒覆盖的表面。压力辊通过定影套筒挤压定影辊以形成夹持部。定影套筒可相对于定影辊自由旋转，且被滑动以旋转。

Description

定影装置与图像形成设备

相关申请的交叉引用

本文将2006年6月5日在日本提交的日本优先权文本第2006-155891号的全部内容通过引用结合在本文中。

技术领域

本发明涉及一种图像形成设备，以及一种定影装置。

背景技术

近年来，图像形成设备如打印机，复印机，及传真机越来越要求能量消耗的更少且运行速度更高。为满足此需求，需要改善图像形成设备中定影装置的热效率。

这样的图像形成设备由传输(间接)系统或直接系统通过如电子照相记录，静电记录，或磁性记录等图像形成过程在如记录片状物，打印纸，感光纸，或静电记录片状物等记录材料上形成非定影的色粉图像。使用通过如热辊定影，薄膜热定影，或电磁感应热定影等接触式热定影方式对非定影色粉图像进行定影的定影装置的图像形成设备已经被广泛采用。

热辊定影装置主要包括成对的旋转辊。该成对的旋转辊由其中具有如被控制在预定温度的卤素灯的热源的定影辊及挤压至该定影辊上的压力辊形成。记录材料被传入成对旋转辊之间的接触部以传输，该接触部即定影辊隙。通过定影辊和压力辊上的热量和压力，非定影色粉图像被熔化以被定影。

在日本专利申请平开NoS63-313182及H1-253579中已经揭示了薄膜热定影装置的实例。

在传统定影装置中，记录材料通过薄的耐热性定影膜与被支撑构件固定支撑的加热构件紧密接触。随着定影膜相对于加热构件滑动移动时，来自加热构件的热量通过膜材料提供给记录材料。对于这种定影装置，使用了陶瓷加热器且该陶瓷加热器在由氧化铝，氮化铝或类似具有耐热性，绝缘性，及优良的热传导性等特性的材料制成的陶瓷基底上具有阻抗层。对于这种定影装置，具有较小热容量的薄膜可用作定影膜，因此，这种定影装置的热传输效率高于热辊定影装置。这样，预热时间可以减少，由此可以获得快速启动及能源节省。

作为电磁感应热定影装置，日本实用新型申请平开公布号No.51-109739已揭示了一种通过磁通量在定影套筒的金属层(加热层)中感应涡电流以利用其焦耳热进行加热的感应热定影装置。

在该电磁感应热定影中，发生的感应电流用于直接加热定影膜。通过这样，能够获得一种相对于使用卤素灯作为热源的热辊定影装置具有更高效率的定影过程。

这样一种传统的电磁感应热定影装置一般包括定影套筒和定影辊。定影套筒具有释放层，弹性层，及加热层。定影辊由将定影套筒保持为辊状的弹性层和支撑构件(金属芯)形成。定影辊和压力辊通过定影套筒互相挤压，并在其间形成挤压辊隙。

在此结构中，定影套筒用底层涂料或类似材料粘接至定影辊，从而被防止在轴向上移动(移位)。

然而，如果定影套筒和定影辊被粘接在一起，当定影辊的弹性层的硬度随着时间下降或定影套筒发生破裂时，必须更换整个定影套筒和定影辊。这样会引起相对于允许进行单个更换的结构的维护及成本上的问题。

发明内容

本发明的一个目的就是至少部分地解决传统技术中的问题。

根据本发明的一个实施例，定影装置包括定影套筒，该定影套筒包括产生热量以熔化并定影色粉的加热层，具有被定影套筒覆盖的表面的圆柱形定影辊，通过定影套筒挤压定影辊以形成夹持部的压力辊。定影套筒可相对于定影辊旋转，且被滑动以旋转。

根据本发明的另一个实施例，图像形成设备包括定影装置，该定影装置包括具有产生热量以熔化和定影色粉的加热层的定影套筒，具有被定影套筒覆盖的表面的圆柱形定影辊，以及通过定影套筒挤压定影辊以形成夹持部的压力辊。定影套筒可相对于定影辊旋转，且被滑动以旋转。

通过结合附图阅读以下的本发明的优选实施例的详述，可以更好地理解本发明的上述及其它的目标、特点、优点以及技术和工业意义。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的定影装置的横截面图；

图2是根据实例1的定影装置的横截面图；

图3是根据实例2的定影装置的横截面图；

图4是根据实例3的定影装置的横截面图；

图5是根据实施例的图像形成设备的横截面图；

具体实施方式

下文将结合附图对本发明的优选实施例进行详述。同样地，所有图中相同的标号代表相应的部件。

图1是根据本发明一个实施例的定影装置的横截面图。定影装置包括由感应加热单元通过电磁感应进行加热的定影套筒1，表面被定影套筒1覆盖的定影辊2，及通过定影套筒1挤压定影辊2并相对于定影套筒1向前旋转的压力辊3。定影套筒1可相对于定影辊2自由移动，且旋转与滑动的压力辊3接触。

在本实施例中，定影套筒1是中空的，覆盖定影辊2并将定影辊2容纳于其中。较好地，定影套筒1是薄的，圆柱形，中空的旋转构件，该旋转构件可相对于定影辊2自由旋转。

定影套筒1是通过将导体镀到基底材料上以作为具有5微米至20微米厚度的加热层而制成的。基底材料由如铁，钴，镍，及三种金属的合金等磁性金属，和如SUS304及SUS316，或聚酰亚胺树脂等非磁性金属制成。导体的例子包括铜，银，及铝。基底材料的厚度为30微米至100微米，在本实施例中，其外径为40毫米。

定影套筒1，特别地如果其是用于彩色定影装置的，为防止不均匀定影，包括由例如30微米至200微米厚的硅橡胶制成的弹性层。弹性层外涂敷有例如厚度为20微米至200微米的粉碎燃料灰(PFA)管，作为色粉释放层。

定影辊2最好包括圆柱形轴部及设置在轴部外周表面上的体部。最好用金属作为定影辊2的轴部，同时用非金属作为体部。定影辊2包括由不锈钢或类似材料制成的作为轴部的圆柱形金属芯2b及通过将耐热弹性材料或泡沫硅橡胶材料涂敷在金属芯2b的外表面而形成的具有恒定厚度的体部2a。体部2a的厚度为例如2mm至9mm，且轴的强度为AskerC强度等级中的20至50。

压力辊3包括金属芯3b及弹性构件3a。金属芯3b由具有较高热传导率的圆柱形金属，如铜或铝形成。具有较高耐热性的弹性构件3a设置在金属芯3b的表面上。弹性构件3a为厚度为1mm至5mm的硅橡胶层和覆盖它的具有优良色粉释放性能的具有20微米至50微米厚度的PFA管组成的多层结构。在本实施例中，外径为40mm。

电磁感应加热装置4是通过电磁感应感应定影套筒1的加热层中的热量以加热定影套筒1的感应加热单元。电磁感应加热装置4包括作为磁场产生单元的励磁线圈4a及将定影套筒1一侧的励磁线圈4a容纳于其中的线圈外壳4c。线圈外壳4c邻近地布置在定影套筒1的外周表面上。励磁线圈4a布置为使得一种励磁线圈材料沿线圈外壳4c的表面与定影套筒1的轴向平行。在本实施例中，励磁线圈4a布置为使得定影套筒圆周方向上相邻的励磁线圈4a形成的磁场方向相反。这样，可防止相邻线圈形成的磁通量互相抵消。

励磁线圈4a连接到带有变频振荡电路的驱动电源(未示出)。为形成更强的磁场，可在励磁线圈4a的中心设置由铁磁体形成的金属芯。在励磁线圈4a的外侧，由铁磁体，如铁素体，形成的励磁线圈芯4b固定到线圈外壳，且邻近地布置以从定影套筒1的相反侧覆盖励磁线圈4a。通过这样，可使产生的磁通量集中至定影套筒1的一侧上以允许高效率加热。同时，可防止磁通量泄漏到定影装置外侧并对外围部件进行误加热。在本实施例中，使用相对导磁率为2500的材料作为励磁线圈芯4b。

励磁线圈4a接受从驱动电源供来的频率为10KHz至1MHz，最好是20KHz至40KHz的高频交流电，由此产生交流磁场。此交流磁场作用在靠近励磁线圈及其附近部分的定影套筒区域W1内的定影套筒的加热层上。在加热层内，涡电流沿与交流磁场的变化相干扰的方向流动。

该涡电流根据定影套筒的加热层的阻抗产生焦耳热，从而在靠近励磁线圈及其附近部分的定影套筒区域W1内的定影套筒上产生电磁感应热。

当使用上述结构的定影装置时，压力辊3首先由驱动电源旋转，从而导致定影套筒1滑动以旋转。此时，随着由于从被同时驱动的电磁感应加热装置4产生的磁通量的波动而导致的涡电流的发生，旋转的定影套筒1的表面在圆周方向和轴向上被均匀加热至预定温度。在夹持部，记录媒质上的色粉通过热量被熔化并定影且挤压形成一幅图像。定影辊2可通过来自滑动并旋转的定影套筒1的旋转力的作用下旋转或被固定到定影装置且不受来自定影套筒1旋转影响而不旋转。

在拆解上述结构的定影装置时，设置到定影装置的挤压杆7被释放以将不可拆解的定影套筒1和定影辊2从装置内移除，然后定影套筒1和定影辊2被拆解以更换失效或损坏的组件。

在下文中，将参考图2至4介绍根据本实施例组成定影装置的定影套筒1，定影辊2，及压力辊3的实例。

[例1]

图2是根据实例1的定影套筒1，定影辊2，及靠近压力辊3末端的区域的横截面图。

在具有上述结构的定影装置中，例如，定影辊2具有40mm的外径Φ1及320mm的体部长度L1。体部包括在其末端的由硬度高于Asker C硬度为20至50的定影辊2的弹性层的由具有例如Asker C硬度为60的硅橡胶形成的高硬度环5。此环的外径为40mm且宽度L2为5mm。在定影套筒1末端的内周面上，由耐热性硅橡胶制成的引导件6附着到圆周方向上的整个区域。引导件6用作移位阻止件且从内表面向内径中心方向突出。引导件6在定影套筒1的轴向上抵靠环5，可防止定影套筒1沿其轴向移位。同样，由于环5为弹性构件，环5通过压力辊3在夹持部的挤压下变形。因此可沿夹持部的形状阻止移位。

压力辊3的体部的轴向长度L4为335毫米。因为此长度比定影辊2和环5的体部的长度L3：330毫米长，可防止由于定影套筒1末端的变形而使夹持部触碰引导件6。

耐热性油脂，如氟油脂根据需要使用在定影套筒1的内表面上，这减小了定影套筒1轴向上的移位力并防止了移位阻止引导件6触撞移位阻止环5。

通过将环5安装到定影辊2上，在定影辊2的外表面包覆定影套筒1，然后将引导件6粘接到定影套筒1的预定位置，可轻易地安装定影套筒1和定影辊2。

如上所述，使用根据本实施例的定影装置，可防止定影套筒在轴向上移位。同样，可防止定影套筒触撞引导件，且可防止引导件触撞环。

具有这些效果，即使当定影套筒和定影辊2可以自由旋转时，定影套筒也不会移位且没有组件会触撞其它组件。这样，定影装置在维护性和成本方面具有优良性能，并确保了稳定的定影性能。

[例2]

图3是根据例2组成定影装置的定影套筒1，定影辊2，及压力辊3的横截面图。

在例2的定影装置中，定影辊2和环5的外径Φ2为35毫米，引导件6的内径Φ3为36毫米。在此结构中，使用时，通过压力辊3的挤压，定影套筒1与定影辊2互相接触，并与压力辊3形成夹持部。因此，设置在定影套筒1末端的引导件6与设置在定影辊2末端的环5至少在夹持部上抵靠，从而可获得移位阻止的效果。另一方面，当拆解时，定影套筒1与定影辊2从压力辊3的挤压中释放，因此没有形成夹持部。这样，定影套筒1处于不受定影辊2挤压的非接触状态。即，无须移除引导件6，外径均小于引导件6的内径的环5和定影辊2可从定影套筒1中取出。因此，此结构在维护性和成本方面具有优良性能。

[例3]

图4是依照例3组成定影装置的定影套筒1，定影辊2，及压力辊3的横截面图。

在具有上述结构的定影装置中，环5和引导件6仅被设置在末端的一侧。如图4所示，其两底端均被支点8支撑的挤压杆7被弹簧9挤压，从而在定影辊2和压力辊3之间形成挤压辊隙。压缩弹簧的挤压力可通过挤压调节螺栓10调节，定影辊2和压力辊3之间的平行度也可调节。由于定影辊2被固定，平行度可通过沿向上的方向挤压压力辊3的金属芯3b及挤压杆7来调节。当平行度被调整时，定影套筒1的移位方向被调整至环和引导件互相接触的一侧。通过这样，可防止定影套筒1的移位。

在例3中，在与移位相反的一侧的末端不需要环5和引导件6，这样可减少成本。此外，定影辊2和定影套筒1可轻易地从没有引导件的一侧拆除，结果是此结构在维护性和成本方面具有优良性能。

现参考图5介绍包括根据本实施例的定影装置的全色彩图像形成设备。

此图像形成设备为通过叠加黄色，青色，洋红色，及黑色四种颜色的色粉图像而形成全色彩图像的电子照相全色彩图像形成设备。

在此彩色图像形成设备中，使用所谓的一体式显影盒，其中感光鼓1Y，1C，1M，及1K作为图像载体，充电辊2Y，2C，2M，及2K作为充电单元，显影辊3Y，3C，3M，及3K作为用于使静电潜像可见的显影单元，用于感光鼓的清洁单元4Y，4C，4M，及4K，及其它组件都集中在一个容器中。

在本实施例中，使用了四个色粉盒：具有充填黄色(Y)色粉的显影器及载体的黄色色粉盒，具有充填洋红色(M)色粉的显影器及载体的洋红色色粉盒，具有充填青色(C)色粉的显影器及载体的青色色粉盒，具有充填黑色(B)色粉的显影器及载体的黑色色粉盒。

在该图像形成设备中，将感光鼓1Y，1C，1M，及1K暴露在光照下以形成静电潜像的光学系统101被对应地设置在四色色粉盒。关于光学系统，使用的是激光扫描光暴露光学系统。

通过光学系统101，由作为充电单元的充电辊2Y，2C，2M，及2K均匀地进行充电的感光鼓1Y，1C，1M，及1K暴露给基于图像数据的扫描光，从而在感光鼓1Y，1C，1M，及1K的表面上形成对应于图像的静电潜像。显影按照以下的方式执行，通过将从偏压电源(未示出)施加到显影辊3Y，3C，3M，及3K上的显影偏压设定在充电电压与潜像(暴露部分)电压间的合适的值，由于与载体进行摩擦充电而被充以负极性电的色粉被选择性地附着到感光鼓1Y，1C，1M，及1K上的静电潜像上。

对于感光鼓1Y，1C，1M，及1K上显影的单色色粉图像，电极性与色粉电极性相反的初级转印偏压从偏压电源施加到初级转印辊5Y，5C，5M，及5K上。通过这样，完成了初级转印，其中色粉图像从每个感光鼓转印到中间转印构件上。在本实施例中，中间转印带102被用作由驱动辊103驱动并被张紧辊104张紧的中间转印构件。

初级转印结束后，感光鼓1Y，1C，1M，及1K上的残留转印色粉被清洁单元4Y，4C，4M，及4K清除。在本实施例中，聚氨酯刀片用于清除。

上述过程在黄色，青色，洋红，及黑色中的每种颜色上与中间传输带102的旋转同步进行，从而在中间转印带102上顺次叠加并形成各自颜色的初级转印色粉图像。在形成仅具有单色的图像时(单色模式)，上述过程只在目标颜色上进行。

设置在作为转印材料馈送单元的转印材料盒106的转印材料105作为要被加热材料且由供给辊107在预定的时刻供应到次级转印单元，且被阻尼辊108传送到中间转印带102和次级转印单元之间的夹持部。

偏压施加单元(未示出)施加与色粉电极性相反的偏置电压到作为次级转印单元的次级转印辊109。次级转印辊109面对辊110。形成在中间转印带102上的初级转印色粉图像由于偏置电压被共同地转印到转印材料105。

次级转印后剩余在中间转印带102上的残留的次级转印色粉被作为用于中间传输带的清洁单元的清洁装置111所清除。在本实施例中，像用于感光鼓的清洁单元一样，中间转印构件被聚氨酯刀片清洁。

次级转印至转印材料105上的色粉图像通过作为定影单元的定影装置F，从而被熔化并定影到转印材料105上以形成从图像形成设备的输出图像。

根据本发明的实施例，定影装置包括可相对于定影辊自由旋转的定影套筒。由于定影套筒被滑动以旋转，不会因为粘结而发生粘合消耗或弯曲。随着一段时间的损耗，定影套筒和定影辊可被单独拆解及更换。此外，即使当定影套筒和定影辊可以自由旋转时，定影套筒也没有移位且没有组件会触撞其它组件。

而且，包括该定影装置的图像形成设备具有优良的维护性。因此，在发生故障或装置性能下降时容易进行维护。而且，因为定影装置的成本较低，每张输出图像的成本也降低。

尽管已经对本发明的一个具体实施例进行了描述，以达成一个完整的，清晰的公开，但后附的权利要求并不是因此而限制，而是解释所有的变形和可选结构，这些调整和可选结构可由受过基本培训的本领域的技术人员实施。

Claims (17)

1.一种定影装置，其特征在于，包括：

定影套筒，该定影套筒包括产生热量以熔化及定影色粉的加热层；

定影辊，该定影辊为圆柱形且具有被所述定影套筒覆盖的表面；及

压力辊，该压力辊通过所述定影套筒挤压所述定影辊以形成夹持部，其中

所述定影套筒可相对于所述定影辊旋转，且为了旋转被滑动。

2.如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，其中所述定影套筒包括抵靠所述定影辊并防止所述定影套筒在所述定影套筒的轴向上移动的突出部，该突出部被安排在所述定影套筒内周表面的轴向边缘的至少一部分。

3.如权利要求2所述的定影装置，其特征在于，其中所述定影辊的外径小于所述突出部的内径。

4.如权利要求2或3所述的定影装置，其特征在于，其中所述突出部仅安排在所述轴向边缘的一侧。

5.如权利要求2至4中的任一项所述的定影装置，其特征在于，其中在所述定影辊被所述定影套筒覆盖后，所述突出部被粘接到所述定影套筒上。

6.如权利要求2所述的定影装置，其特征在于，其中

所述定影辊包括：

金属芯；

弹性层，该弹性层围绕所述金属芯的外周表面；及

硬部，该硬部的硬度高于弹性层的硬度，且位于所述弹性层外周表面的轴向边缘，及

所述突出部在所述定影套筒的轴向上抵靠所述硬部。

7.如权利要求6所述的定影装置，其特征在于，其中所述硬部是装配到所述定影辊一端的环构件。

8.如权利要求7所述的定影装置，其特征在于，其中所述环构件为非磁性的。

9.如权利要求7或8所述的定影装置，其特征在于，其中所述压力辊的轴向长度等于或大于包括所述环构件的定影辊的轴向长度。

10.如权利要求6所述的定影装置，其特征在于，其中所述硬部是刚性的。

11.如权利要求6的所述定影装置，其特征在于，其中所述硬部是弹性的。

12.如权利要求1至11中任一项所述的定影装置，其特征在于，其中所述加热层包括通过电磁感应产生热量的电磁感应机构。

13.如权利要求1至12中任一项所述的定影装置，其特征在于，其中所述定影套筒的整个内周表面与所述定影辊接触。

14.如权利要求1至13中任一项所述的定影装置，其特征在于，其中所述定影套筒的内表面施加有油脂。

15.如权利要求14所述的定影装置，其特征在于，其中所述油脂为氟油脂。

16.如权利要求1至15中任一项所述的定影装置，其特征在于，进一步包括调整所述定影辊和所述压力辊之间的平行度的机构。

17.一种图像形成设备，其特征在于，包括根据权利要求1至16中任一项的定影装置。

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