CN101387853B - 带状定影装置以及成像设备 - Google Patents

Abstract

一种带状定影装置，用于在夹持部中将色粉图像定影到记录材料上，所述带状定影装置包括：环状定影带，以及加压装置，所述加压装置用于将所述定影带压向定影件，以在所述定影带与所述定影件之间形成所述夹持部，其中，所述加压装置由多个金属件的集合体构成，所述金属件沿所述记录材料的运送方向设置。

Description

带状定影装置以及成像设备

相关申请的交叉引用

本申请基于2007年9月12日向日本专利局提交的日本专利申请No.2007-236359，在此通过引用将该申请的内容包含在本申请中。

技术领域

本发明涉及一种用于在形成于环状定影带与定影件之间的夹持部中将色粉图像定影到记录材料上的带状定影装置以及一种装配有这种带状定影装置的成像设备。

背景技术

在使用静电摄影方法的成像设备中，诸如在复印机、打印机、传真机以及具有这些功能中的多种功能的多功能外围设备中，与文档对应的潜像被形成在感光鼓上；在潜像上施用色粉以显现该色粉图像；该色粉图像被转印到记录材料上；并且色粉图像被定影到记录材料上。

此外，在形成彩色图像的情况下，在对应文档颜色的Y、M、C以及K的潜像形成在四个感光鼓上并且四种颜色的色粉图像被初次转印到中间带上之后，转印到记录材料上的色粉图像被定影，并且转印到记录材料上的色粉图像被送出。

如上所述，提供了一种如下的定影装置作为用于定影色粉图像的定影装置，即，该定影装置用于在由形成于定影辊之间的夹持部来夹持和转印记录材料的同时对已经转印有色粉图像的记录材料进行加热/加压，所述定影辊包含诸如卤素灯的加热装置以及对定影辊加压的加压辊。由于结构简单，这种定影装置被广泛应用。

顺便提及，为了获得速度上的提高，必需提供充足的热量用于记录材料，通过此热量转印色粉，并且在这种定影装置中，为此目的，必需使夹持宽度很宽。为了使夹持宽度很宽，可行的是增加用于对定影辊加压的加压辊的负载、加压辊上由硅橡胶形成的弹性层的厚度以及这两种辊的直径。

然而，当增加加压辊的负载以及弹性层的厚度时，可能使得轴向方向上的夹持宽度变得不均匀，并且可能出现记录材料的褶皱和定影不均匀情况。此外，当增加辊的直径时，不仅使定影装置变大，而且还存在预热时间变长的问题。

为了解决这个问题，在官方公报中已经公开了一种具有称为FBNF(Free Belt Nip Fuser，自由带夹持部熔凝器)系统的定影装置，该定影装置具有：定影辊，该定影辊具有由硅橡胶形成的弹性层并且包含加热装置——诸如位于中心的卤素灯；环状定影带，该环状定影带由定影辊驱动和旋转；以及加压垫，该加压垫通过定影带从定影带的内部向定影辊加压，该定影装置在由定影辊与定影带形成的夹持部中对转印有色粉图像的记录材料进行加热和加压(例如，未审查的日本专利申请公开公报2004-206105号。

根据这种定影装置，被加压垫加压的定影带产生弹性变形，并且在定影辊和定影带之间形成宽的夹持部。由此，其能响应于速度的提高，并且定影装置不会变大。此外，由于定影带的热容量小，因此预热时间缩短，而且能够节约能量。

这里，从定影所需的负载以及耐用性的角度出发，使用实心橡胶作为加压垫，而不使用海绵。

此外，必需使加压垫的压力在夹持部中整体上形成均匀的压力分布。当压力分布不均匀时，对图象的定影光强和浓度会变得不均匀，会出现图像空白，或者在作为记录材料的记录纸张上形成褶皱。

另一方面，经过夹持部的记录材料可能会由于熔融色粉的粘结力而粘附到定影辊上。为了防止这种情况，需要仅在夹持部的端部使用高压力，并且以大曲率实现定影辊的弹性变形。

这样，必需使夹持部的压力分布设置成仅在夹持部的端部很高，并且将其它部分的压力分布设置成均匀的。由于这个原因，必需将加压垫构造成具有这种压力分布的形状。

就形成加压垫的实心橡胶的加工方法而言，存在研磨加工及金属铸模成型。

在研磨加工的情况下，当实心橡胶限于高硬度橡胶并且由于加工具有尺寸跃变(size step)时，在该部分就会产生很大的压力差，并且定影图像会受到影响。此外，当使用由高硬度橡胶形成的加压垫将图像定影到宽度较窄的记录材料上时，由边缘在加压垫上产生的跃变会保留而不会立即消失。随后，当图像被定影到宽的记录材料上时，跃变可能会出现在图像中。

在金属铸模成型中，对橡胶的硬度没有限制，其形状选择的自由度增加。然而通过成型时的温度分布、固化速率以及转印压力，容易在纵向的一端与另一端之间产生尺寸或硬度的变化。

在未审日本专利申请公开公报2004-206105号中公开的传统定影装置中，由于加压垫和弹性加压件由一种橡胶形成，因此无论加工是研磨加工还是通过金属铸模成型，上述问题都会产生。结果，在夹持部中可能不能容易地实现期望的压力分布，对定影图象的光强和浓度可能会变得不均匀，可能会产生图像空白或者可能在作为记录材料的记录纸张上形成褶皱。此外，由于加压垫加工中的产量不好，并且检查和调整都需要时间，因此设备的可靠性受损同时成本变高。

本发明的目的是提供一种带状定影装置以及装配有这种带状定影装置的成像设备，所述带状定影装置和所述成像设备设置成通过由多个构件形成加压垫和加压件作为弹性加压件而在夹持部中获得期望的压力分布，从而解决上述问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种带状定影装置，用于在夹持部中将色粉图像定影到记录材料上，所述带状定影装置包括：环状定影带，以及加压装置，所述加压装置用于将所述定影带压向定影件，以在所述定影带与所述定影件之间形成所述夹持部，其中，所述加压装置由多个金属件的集合体构成，所述金属件沿所述记录材料的运送方向设置。

附图说明

图1示出了成像设备的框图。

图2示出了带状定影装置的截面图。

图3(a)和3(b)示出了束缚(crimp)释放装置。

图4示出了多个金属板的放大视图。

图5示出了另一个系统的带状定影装置的截面图。

图6示出了另一个系统的带状定影装置的截面图。

具体实施方式

下面将参照附图描述根据本发明的定影装置的实施例。

首先，将基于图1的框图描述使用本发明定影装置的成像设备的示例。

该成像设备由成像设备主体GH和图像扫描器YS构成。

成像设备主体GH称为串联式彩色成像设备，并且由多套成像部10Y、10M、10C和10K、带式中间转印体6、纸张进给和传送装置以及定影装置9构成。

由自动文档进给装置201和文档图像扫描及曝光装置202构成的图像扫描器YS安装在成像设备主体GH的上部。置于自动文档进给装置201的文档台上的文档“d”由传送装置传送。文档单面或双面图像的扫描及曝光由文档图像扫描及曝光装置202的光学系统进行。随后图像被读入到线行式图像传感器CCD中。

在图像处理部中，通过行式图像传感器CCD从光信号转变为电信号所形成的信号在进行模拟处理、A/D转换、阴影补偿以及图像压缩处理之后，被发送到曝光装置3Y、3M、3C和3K。

形成黄色(Y)图像的成像部10Y将充电装置2Y、曝光装置3Y、显影装置4Y以及清洁装置8Y设置在感光鼓1Y周围。形成品红色(M)图像的成像部10M将充电装置2M、曝光装置3M、显影装置4M以及清洁装置8M设置在感光鼓1M周围。形成青色(C)图像的成像部10C将充电装置2C、曝光装置3C、显影装置4C以及清洁装置8C设置在感光鼓1C周围。形成黑色(K)图像的成像部10K将充电装置2K、曝光装置3K、显影装置4K以及清洁装置8K设置在感光鼓1K周围。并且充电装置2Y、曝光装置3Y和充电装置2M、曝光装置3M和充电装置2C、曝光装置3C、以及充电装置2K和曝光装置3K构成潜像形成装置。

此外，显影装置4Y、4M、4C和4K包括双组分显影剂，该显影剂包括黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)及黑色(K)的颗粒直径的载体以及色粉。

中间转印体6绕在多个辊缠绕，并且被支承使其能够旋转。

带状定影装置100在形成于被加热的定影辊101与定影带102之间的夹持部中对色粉图像进行加热、加压，并将色粉图像定影在记录纸张(记录材料)P上。

以这种方式，由成像部10Y、10M、10C及10K形成的各种颜色的图像通过转印装置7Y、7M、7C及7K逐个转印到旋转的中间转印体6上(初次转印)，并且将形成已形成为彩色图像的色粉图像。容纳在纸张盒20中的记录纸张P由进给装置21进给。记录纸张P通过进给辊22A、22B、22C和22D以及调节辊23被运送到转印装置7A，并且彩色图像被转印到记录纸张P上(二次转印)。已经转印有彩色图像的记录纸张P被加热及加压，以使得记录纸张P上的彩色色粉图像被定影。随后，记录纸张P被排出辊24夹持，并被置于设备外部的纸张排出盘25上。

另一方面，对于进行记录纸张P的弯曲分离的中间转印体6来说，在通过转印装置7A将彩色图像转印到记录纸张P上之后，残余的色粉由清洁装置8A去除。

此外，尽管上述为形成彩色图像的成像设备，但其也可以是形成单色图像的成像设备，并且尽管使用了中间转印体，但是并不是必需使用中间转印体。

接下来，将参照图2描述使用本发明的FBNF系统的带状定影装置的实施例。图2为截面图，该图与定影带102的纵向垂直相交。

定影辊101(定影件)包括位于中心的卤素灯(加热装置)H。定影辊101由用铝和铁制成的圆柱形金属芯101A、用高耐热硅橡胶形成的弹性层101B以及释放层101C构成，所述弹性层101B覆盖圆柱形金属芯101A，所述释放层101C覆盖弹性层101B并且由氟树脂形成，所述氟树脂诸如是全氟代烷氧乙烯(以下将称为PFA)或者聚四氟乙烯(以下将称为PTFE)。

定影带102由聚酰亚胺形成的基底以及由PFA或PTFE形成的释放层构成并且形成为环状，所述释放层覆盖基底的外部。此外，在图中，由于厚度很薄的基底和释放层画在定影带102上时会变得不清楚，因此将它们省略。

这里，为了形成夹持部N以便将定影带102压在定影辊101上从而定影记录材料P，设置了由多个排列式金属板103(金属件)形成的集合体，所述金属板受压会弯曲。并且边缘表面(板的磨损表面)与定影辊101相对，并且各个金属板103沿记录材料P的运送方向设置。各个金属板103由保持件104保持，该保持件104的根部由耐热树脂形成。此外，压缩弹簧105设置在保持件104下，并根据压缩弹簧105的回复力通过定影带102将多个金属板103的边缘表面压向定影辊101。此外，为了提高多个金属板103和定影带102的滑动能力，金属板103的集合体中至少与定影辊101相对的部分覆盖有低摩擦片材106，例如覆盖有50微米厚的氟树脂PFA。这样，金属板103不会直接接触定影带102。

此外，多个金属板103、保持件104、压缩弹簧105以及片106等同于权利要求中的加压装置。

并且这些构件通过由耐热树脂形成的保持件108保持。

由海绵形成并且容纳由硅油形成的润滑剂的油垫112由保持件109保持，并且与定影带102的内圆周侧面形成压力接触。并且，由于润滑剂被应用于定影带102的内圆周侧面，因此定影带102的滑动阻力变得更小。

保持件108及109由设置在中心的金属框架110保持。此外，保持件108和109还具有以下功能，即在定影带102旋转期间作为引导定影带102的内部材料。

在以这种方式构成的带状定影装置100中，定影辊101由卤素灯H加热并且由未示出的驱动装置驱动。随后，定影辊101顺时针旋转。此外，多个金属板103被压缩弹簧105压缩。结果，金属板103通过片材106从内圆周侧面加压于定影带102，使定影带102与定影辊101相接触。

由此，由于定影带102逆时针旋转，通过压力与定影辊101接触，并且当定影辊101旋转时，定影带102弹性变形为凹面，所以宽的夹持部N形成在定影带102和定影辊101之间。并且被运送的记录纸张P被夹持在夹持部N中，并且记录纸张P上的未定影的色粉被加热及加压，并且被定影到记录纸张P上。

此外，还设有束缚释放装置，用于通过多个金属板103使定影带102与定影辊101分离并且释放定影带102对定影辊101的束缚，该束缚释放装置在定影记录纸张卡住以及进行维修的时候使用。下面将参照图3(a)和3(b)描述束缚释放装置。

图3(a)是示出定影设备使用时的状态的图，图3(b)是定影带102对定影辊101的束缚已经被释放的图。

在图3(a)中，摆动件117以可枢转方式由支承轴131支承，并且能够旋转。摆动件117的边缘117A由压缩弹簧105加压，进而摆动件117沿逆时针方向被施以能量。由此，定影带102通过支承上述框架110的支承件116而旋转，并且定影带102受到压力并且通过压力与定影辊101形成接触。

另一方面，当释放定影带102对定影辊101的束缚时，凸轮133如图3(b)所示发生旋转。当凸轮133旋转时，摆动件117的底部117B被凸轮133加压，并且摆动件117抵抗压缩弹簧132的回复力而摆动。由此，由于定影带102通过支承件116而摆动进而定影带102与定影辊101分离，因此定影带102对定影辊101的束缚被释放。

这样，通过压缩弹簧105的弹簧压力以及压缩弹簧132的弹簧压力，施加到夹持部N的压力变得固定。

这里，如图4的放大视图所示，各个金属板103形成为使得除了沿记录材料P运送方向的最下游侧附近的部分之外，与定影辊101相对的多个金属板103的边缘表面可能变成沿着定影辊101的轮廓的形状。也就是说，多个金属板103的边缘表面形成为凹面形状，其大致等同于将以定影辊101的半径加上定影带102的厚度以及片106的厚度所得到的数值为半径的圆周区域。由此，由于多个预先制成预定形状及尺寸的金属板103被组合且使用，因此能够确保在夹持部N中形成均匀的压力分布。由此，与使用传统橡胶进行处理而造成不均匀压力分布的情况不同，本发明很难产生图像缺陷，例如图像空白。

然而，在记录材料P最下端的沿运送方向最下游侧附近的部分中，多个金属板103的长度形成为更长，并且加压力增强。由此，多个金属板103通过片材106将定影带102压到定影辊101上，并且使定影辊101的弹性层101B以及释放层101C弹性变形为大的弯曲凹面。由此，在夹持部N中定影有图像的记录纸张P能够确定地从定影辊101上剥离而不需使用分离爪等。

此外，在图4中，多个金属板103的长度分别地改变，从而使得上述条件可满足。然而，在金属板103在保持件104侧的部分以曲面方式形成从而使得其可变为曲面时，各个金属板103的长度可制造成相同的长度，所述曲面由多个金属板103的边缘面形成。

这样，能够通过改变金属板103的长度，或者通过改变金属板103距离保持件104的预定表面的高度，来形成连续的压力分布。

此外，设置在沿记录材料P运送方向最下游侧附近的多个金属板103的板厚可比其它金属板103厚，并且压力可增强。

这样，不需要以特别的方式部分加长金属板103，硬度以及耐用性能的提高可通过改变板厚增加。

作为上述金属板103的示例，使用一种平均长度为10mm的金属板，该金属板在与记录材料P的运送方向垂直相交的方向上的深度设定为350mm，并且板厚设定为0.05mm。当夹持宽度为10mm时，这时，金属板103的总数将为200片。

关于金属板103，期望的是由磷青铜(杨氏模量为1.13E+11)或者镍(杨氏模量为2.19E+11)形成。

由此，在定影装置具有弱的夹持压力来定影单色图片或未涂覆纸张的情况下，期望的是使用磷青铜。在定影装置具有强的夹持压力来定影彩色图像或涂覆纸张的情况下，期望的是使用镍。

此外，期望的是将夹持部N上的表面设定在100-1000kPa。

此外，对于位于记录材料P运送方向上最下游侧附近并且设置成进行剥离操作的金属板103，可使用具有较高杨氏模量的镍。对于其它金属板103，可使用具有较低杨氏模量的磷青铜。

由此，不需要以特别的方式部分加长金属板103，并且硬度增加，而耐用性能可得到提高。

此外，对于各个金属板103，期望的是将各个金属板103保持为在保持件104中的金属板103彼此紧密接触的状态。

此外，由于金属板103在使用时在夹持部N中会向记录材料P的运送方向和下游侧弯曲，所以实际上，金属板103的边缘通过片106加压于定影带102。由此，当制造金属板时，期望的是至少将记录材料P运送方向上游侧的边缘制造成具有圆形轮廓。

此外，在进行金属板103的压力加工时，形成在边缘面上圆形边缘处的部分设置到记录材料P的运送方向上游，形成在边缘面上的毛口部分可设置到记录材料P的运送方向下游。

此外，代替上述金属板103，可使用多个金属线作为金属件。在这种情况下，各个金属线的边缘面(垂直于纵向切开的切断表面)与定影辊101相对，并且被设置成刷子形状。

此外，设置在靠近记录材料P运送方向最下游侧的多个金属线的直径可大于其它金属线，并且加压力可增强更多。

由此，不需要以特别的方式部分地加长金属线，并且硬度增加，耐用性能得到提高。

金属线的长度与上述金属板103的长度相同，并且同样需要具有所述材料特性的磷青铜及镍。

例如，当使用直径为0.3mm的金属线并且在夹持部N的宽度设为10mm、深度设为350mm时的情况下，沿宽度方向设置33根金属线，沿深度方向将设置1167根金属线，所用到的线的总数将是38511。

此外，对于位于记录材料P运送方向最下游侧附近并且设置成进行剥离操作的金属线，可使用具有较高杨氏模量的镍。对于其它金属线，可使用具有较低杨氏模量的磷青铜。

由此，不需要以特别的方式部分加长金属线，并且硬度增加，耐用性能得到提高。

此外，在夹持部N，通过增加中间部分的加压力使其大于沿与记录材料P运送方向垂直相交的方向的边缘处的加压力，能够防止在记录纸张P上产生褶皱。出于此原因，金属板103可形成为山峰形状，其中间部分很高。此外，在金属线的情况下，中间部分可加长或者形成得很厚。或者，其可由具有更高杨氏模量的材料形成。

此外，尽管期望的是使用注塑成型作为加工方法用于使保持件104保持金属板103以及金属线，但也可使用粘结方法。

顺便提及，为了如上所述给夹持部加压，并不限于将如图2所示的FBNF系统的带状定影装置作为使用金属板和金属线的带状定影装置，所述金属板和金属线为金属件。下面将基于图5和6描述其它系统的带状定影装置。

对于如图5所示的带状定影装置，定影带202缠绕在下加热辊205、分离辊206和张紧辊207上。由保持件204保持的多个金属板203(金属件)设置成通过定影带202对上加热辊201(定影件)加压。这种结构防止了定影带202在由定影带202和上加热辊201形成的夹持部N的中间部分变松以及压力分布变得不均匀。

在如图6所示的带状定影装置中，定影带302缠绕在位于上方的两个上加热辊301上，并且定影带306(定影件)缠绕在位于下方的两个下加热辊305上。由保持件304保持的多个金属板303(金属件)通过定影带302和306给定影件307加压。由此，万一当两个定影带302和306中的至少任意一个变松时，能够防止在两个定影带302和306所接触的夹持部N的中间处压力分布变得不均匀。

尽管这些金属板203和303也如上述金属板103那样形成，但是它们也可是上述金属线。

此外，还可以是具有除图5和6中结构之外的结构的定影设备。不过，金属板103或金属线被压向定影件的方向可以是记录材料上的色粉被转印的表面，或者可以是背面。两者中的任何一个都是可接受的。

根据本发明的带状定影装置以及成像设备，因为通过使用预先制成预定形状和尺寸的多个金属件的集合体而允许定影带与定影件形成压力接触，因此不会发生加工错误，并且在夹持部获得期望的压力分布。由此，定影照度和图像密度不可能变得不均匀，不可能产生图像间隙，或者作为记录材料的记录纸张上也不可能产生褶皱。此外，能够任意地加强夹持部在运送方向最下游侧附近的加压力，并且不使用分离爪，也能够将已经在加持部中转印有图像的记录介质确切地剥离并从定影件上分离。

Claims (9)

1.一种带状定影装置，用于在夹持部中将色粉图像定影到记录材料上，所述带状定影装置包括：

环状定影带，以及

加压装置，所述加压装置用于将所述定影带压向定影件，以在所述定影带与所述定影件之间形成所述夹持部，

其中，所述加压装置由多个排列式金属件的集合体构成，所述金属件沿所述记录材料的运送方向排列设置，

所述夹持部中位于所述运送方向上最下游侧附近的部分处的多个金属件中每一个的长度都大于除所述最下游侧附近的部分之外的部分处的多个金属件中每一个的长度。

2.如权利要求1所述的带状定影装置，其中，所述金属件为金属板。

3.如权利要求1所述的带状定影装置，其中，所述金属件为金属线并且设置成刷状。

4.如权利要求1所述的带状定影装置，其中，所述多个金属件的集合体的至少一部分由氟树脂制成的片材覆盖，并且所述部分与所述定影件相对。

5.如权利要求1所述的带状定影装置，其中，所述定影件为定影辊，所述定影辊旋转并且包括加热器。

6.一种带状定影装置，用于在夹持部中将色粉图像定影到记录材料上，所述带状定影装置包括：

环状定影带，以及

加压装置，所述加压装置用于将所述定影带压向定影件，以在所述定影带与所述定影件之间形成所述夹持部，

其中，所述加压装置由多个排列式金属件的集合体构成，所述金属件沿所述记录材料的运送方向排列设置，

其中，所述金属件为金属板，

其中，所述夹持部中位于所述运送方向上最下游侧附近的部分处的金属板的各个厚度都厚于除所述最下游侧附近的部分之外的部分处的金属板的各个厚度。

7.一种带状定影装置，用于在夹持部中将色粉图像定影到记录材料上，所述带状定影装置包括：

环状定影带，以及

加压装置，所述加压装置用于将所述定影带压向定影件，以在所述定影带与所述定影件之间形成所述夹持部，

其中，所述加压装置由多个排列式金属件的集合体构成，所述金属件沿所述记录材料的运送方向排列设置，

其中，所述金属件为金属线并且设置成刷状，

其中，所述夹持部中位于所述运送方向上最下游侧附近的部分处的金属线的各个直径都大于除所述最下游侧附近的部分之外的部分处的金属线的直径。

8.一种带状定影装置，用于在夹持部中将色粉图像定影到记录材料上，所述带状定影装置包括：

环状定影带，以及

加压装置，所述加压装置用于将所述定影带压向定影件，以在所述定影带与所述定影件之间形成所述夹持部，

其中，所述加压装置由多个排列式金属件的集合体构成，所述金属件沿所述记录材料的运送方向排列设置，其中，所述夹持部中所述运送方向上最下游侧附近的部分处的多个金属件由杨氏模量高于除所述最下游侧附近的部分之外的部分处的多个金属件的杨氏模量的材料制成。

9.一种成像设备，包括根据权利要求1的带状定影装置。

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