CN101609289B - 定影装置以及图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定影装置(120)，具有：定影辊(1)、压紧辊(2)、电磁感应加热部(4)和热管(3)。由于该压紧辊(2)具有金属层，因此能够将从定影辊(1)直接传递至压紧辊(2)的热，通过压紧辊(2)的金属层进行热传输，从而能够使压紧辊(2)轴向的温度均等。

Description

定影装置以及图像形成装置

技术领域

本发明涉及复印机、打印机和传真等图像形成装置所使用的定影装置，以及具有该定影装置的图像形成装置。

本申请，主张在日本国申请的申请号第2008-159286号的优先权，并在此将其全部内容引用到本申请中。

背景技术

以往，作为定影装置，有具备定影辊、压紧辊及加热器的装置(日本特开平8-54798号公报：参照专利文献1)。定影辊，被加热器加热。定影辊及压紧辊，将记录纸加热加压，并将调色剂定影于记录纸。压紧辊，从径向内侧到外侧，依次具有：芯金属(core metal)、海绵层、弹性层以及PFA管。

专利文献1：日本特开平8-54798号公报

然而，在上述以往的定影装置中，由于压紧辊，从内侧到外侧依次具有芯金属(core metal)、海绵层、弹性层以及PFA管，因此将从定影辊直接传导至压紧辊的热，由压紧辊进行热传输是困难的，且加热辊轴向的温度不能均等。

因此，在小尺寸记录纸连续过纸时非过纸区域的温度上升，过纸区域和非过纸区域的温差会变大，所以为了降低非过纸区域的温度必须降低加热器的加热温度，因而存在小尺寸记录纸的画质(定影性)低下的问题。另外，由于非过纸区域的温度上升，因此存在定影辊及压紧辊热老化的问题。

发明内容

因此，本发明的课题在于，提供能够抑制在小尺寸记录纸连续过纸时非过纸区域的温度上升，减低过纸区域和非过纸区域的温差，防止小尺寸记录纸的画质(定影性)的低下，并且能够防止定影辊及压紧辊的热老化的定影装置以及图像形成装置。

为了解决上述课题，该发明的一个技术方案涉及的定影装置，其特征在于，具备：

定影侧旋转体和加压侧旋转体，它们相互接触，在输送记录材料的同时使该记录材料的调色剂定影；

加热部，其加热上述定影侧旋转体，

上述加压侧旋转体，具有：芯金属和、至少在该芯金属的径向外侧的金属层。

根据该发明的定影装置，由于上述加压侧旋转体具有上述金属层，因此从上述定影侧旋转体直接传导至上述加压侧旋转体的热，通过上述加压侧旋转体的上述金属层进行热传输，因此能够使上述加压侧旋转体轴向的温度均等。

因此，由于能够抑制在小尺寸记录材料连续过纸时非过纸区域的温度上升，并减低过纸区域和非过纸区域的温差，因此无需为了降低非过纸区域的温度而降低上述加热部的加热温度，从而能够防止小尺寸记录材料的画质(定影性)的低下。另外，由于能够抑制非过纸区域的温度上升，因此能够防止上述定影侧旋转体及上述加压侧旋转体的热老化。

上述定影装置，可以具有与上述加压侧旋转体接触的均热部件。在这种情况下，能够使上述加压侧旋转体轴向的温度更均等。

另外，该发明的另一技术方案涉及的图像形成装置，其特征在于，具备上述定影装置。

根据该发明的图像形成装置，由于具备上述定影装置，因此能够提高品质及耐久性。

本发明通过以下的详细的说明和附图能够更充分地理解。附图只用于说明，而不是限制本发明的内容。

附图说明

图1是表示本发明的图像形成装置的一实施方式的简略构成图。

图2是表示本发明的定影装置的一实施方式的简略构成图。

图3是定影辊的局部放大剖视图。

图4是压紧辊的局部放大剖视图。

图5是热管的局部放大剖视图。

图6是另一压紧辊的局部放大剖视图。

图7是表示本发明的实施例与比较例的评价的表。

图8A是表示压紧辊有无金属层和有无热管及定影辊的非过纸区域的温度的关系表。

图8B是表示压紧辊有无金属层和有无热管及压紧辊的非过纸区域的温度的关系表。

图中符号说明如下：

1...定影辊(定影侧旋转体)；11...芯金属；12...隔热层；13...电磁感应发热层；14...弹性层；15...起模层；2、2A...压紧辊(加压侧旋转体)；21...芯金属；22...低热传导弹性层；23...金属层；24...起模层；25...高热传导弹性层；3...热管(均热部件)；31...管部；32...起模层；4...电磁感应发热层(加热部)；42...励磁线圈；43...消磁线圈；44...主芯；45...下部芯；7...高频逆变器；8...控制部；9...温度传感器。

具体实施方式

以下，通过图示的实施方式进一步详细地说明本发明。

(第一实施方式)

图1是表示本发明的图像形成装置的简略构成图。该图像形成装置，表示彩色打印机，在内部的大致中央部，作为带部件，具有中间转印带102。在中间转印带102的下部水平部的下方，沿着中央转印带102排列配置有：与黄(Y)、品红(M)、青(C)、黑(K)各色分别对应的四个成像单元106Y、106M、106C、106K。成像单元106Y、106M、106C、106K，分别具有感光鼓107Y、107M、107C、107K。

在各感光鼓107Y、107M、107C、107K的周围，沿着其旋转方向依次分别配置有：带电器108、打印头部109、显影器110、一次转印辊111Y、111M、111C、111K和清除器112。各一次转印辊111Y、111M、111C、111K，隔着中间转印带102而与各感光鼓107Y、107M、107C、107K相对置。

在中间转印带102的由驱动辊105支承的部分上，压接有二次转印辊103，二次转印辊103和中间转印带102的密合部，为二次转印区域130。

在二次转印区域130下游侧的输送路上，配置有定影装置120，该定影装置120，具有：定影辊1、压紧辊2以及电磁感应加热部4。定影辊1和压紧辊2的压接部，为定影密合区域131。

在图像形成装置的下部，可拆装地配置有进纸盒117。装载容纳于进纸盒117内的纸张P，因进纸辊118的旋转而从最上部的纸张开始一张一张地被送出到输送路。

在中间转印带102最下游侧的成像单元106K与二次转印区域130之间，设置有兼做定位传感器的AIDC(图像浓度)传感器119。

接下来，对上述构成的图像形成装置的动作进行说明。

当从外部装置(例如计算机)将图像信号输入到图像形成装置的图像信号处理部(未图示)时，在图像信号处理部中，将该图像信号作成色转换为黄(Y)、品红(M)、青(C)、黑(K)的数字图像信号，并基于所输入的数字信号，使各成像单元106Y、106M、106C、106K的打印头部109发光来进行曝光。

由此，形成于各感光鼓107Y、107M、107C、107K上的静电潜像，分别被各显影器110显影，变为各色的调色剂图像。

而且，各色的调色剂图像，通过各一次转印辊111Y、111M、111C、111K的作用，依次重叠于向箭头A方向移动的中间转印带102上，被一次转印。

于是，形成于中间转印带102上的调色剂图像，随着中间转印带102的移动而到达二次转印区域130。在该二次转印区域130中，重叠的各色的调色剂图像，通过二次转印辊103的作用，而被一起二次转印到纸张P上。

之后，被二次转印到纸张P上的调色剂图像，到达定影密合区域131。在该定影密合区域131中，调色剂图像，在通过电磁感应加热部4进行感应发热的定影辊1和、压紧辊2的作用下，被定影于纸张P。

而且，定影了调色剂图像的纸张P，通过排纸辊114，而被排出到排纸托盘113。

如图2所示，定影装置120，具有：作为定影侧旋转体的定影辊1、作为加压侧旋转体的压紧辊2、作为加热部的电磁感应加热部4、作为均热部件的热管3。

定影辊1以及压紧辊2，相互接触，在输送作为记录材料的纸张P的同时使该纸张P的调色剂定影。定影辊1，通过电磁感应加热部4而被加热。

热管3，与压紧辊2接触，并辅助定影辊1及压紧辊2的表面的传热，使定影辊1及压紧辊2的表面温度均等。

定影辊1、压紧辊2及热管3，相互并行地排列，且各自的两端部，旋转自由地支承于未图示的轴承部件。

压紧辊2，通过弹簧等未图示的加压机构，向定影辊1侧被施力，从而形成定影密合区域131。此外，热管3，也同样压接于压紧辊2。

压紧辊2，通过未图示的驱动机构，在箭头的顺时针方向上，以规定的圆周线速度被旋转驱动。定影辊1，由于在定影密合区域131的与压紧辊2的压接摩擦力，而与压紧辊2的旋转从动旋转，此外，热管3，也同样地，由于压紧辊2的压接摩擦力而从动旋转。

定影辊1的表面温度，被温度传感器9检测出，温度传感器9的信号，输入到控制部8。温度传感器9，例如，为非接触式的红外传感器。

控制部8，基于温度传感器9的信号，控制定影辊1的加热及温度调节。即，控制部8，基于温度传感器9的信号，控制高频逆变器7，通过增减从高频逆变器7向电磁感应加热部4的电力供给，以使得定影辊1的表面温度为一定温度的方式进行自动控制。

电磁感应加热部4，具有：励磁线圈42、消磁线圈43及芯44、45。励磁线圈42为沿着定影辊1的长度方向(轴向)卷绕导线的构成。励磁线圈42，与高频逆变器7连接，并被供给10～100(kHz)、100～2000(W)的高频电力，使用将数十至数百根由耐热性树脂覆盖的细线捆扎而成的绞合线。

消磁线圈43，沿着励磁线圈42的长度方向被卷绕，如果纸张输送以定影辊1长度方向的中心为基准，则在定影辊1的长度方向的两端部配置消磁线圈43。

被励磁线圈42感应的磁通，通过主芯44及下部芯45的内部，并贯穿定影辊1的电磁感应发热层，在电磁感应发热层中感应涡电流而产生焦耳热。

励磁线圈42及消磁线圈43，与带有切换开关的高频逆变器7连接。而且，在大尺寸纸张过纸时，仅使励磁线圈42工作，而消磁线圈43，不发挥作为线圈的功能。

接下来，对定影动作进行说明。旋转驱动压紧辊2，伴随于此定影辊1也从动旋转，并通过电磁感应加热部4加热定影辊1，且在自动控制使得表面温度为一定温度的状态下，在定影辊1和压紧辊2的定影密合区域131，导入形成承载了未定影调色剂像的纸张。在这种情况下，纸张P中未定影调色剂像的承载面与定影辊1相对置。

被导入到定影辊1和压紧辊2之间的定影密合区域131的纸张P，在定影密合区域131，一边被扶持输送一边被定影辊1加热，使未定影调色剂像被融化定影于纸张P，然后排出纸张P。

如图3所示，定影辊1，从径向内侧到外侧，依次具有：芯金属11、隔热层12、电磁感应发热层13、弹性层14及起模层15。

芯金属11，由非磁性不锈钢构成。隔热层12，由硅海绵橡胶构成。电磁感应发热层13，由厚度为35μm至60μm的Ni电铸套筒构成。弹性层14，由热传导率为0.5W/m·℃以上、厚度150μm至300μm的硅橡胶构成。起模层15，由厚度30μm至50μm的PFA树脂管构成。

如图4所示，压紧辊2，从径向内侧到外侧，依次具有：芯金属21、低热传导弹性层22、金属层23及起模层24。

金属层23，由Ni电铸、SUS、Fe类合金、Al类合金或者Cu合金构成。金属层23的厚度为35～60μm。Ni的热传导率为90.7W/m·℃。SUS的热传导率为14.2W/m·℃。

起模层24，由PFA粉状树脂、PFA弥散涂料(dispersion paint)、PFA/PTFE混合弥散涂料或者PFA管构成。起模层24的厚度为，20～50μm。起模层24，可防止调色剂污渍附着于压紧辊2，从而提高纸张P的画质。

通过选择上述金属层23的材质和上述起模层24的材质，可提高起模层24对金属层23的粘结性。

弹性层22，由0.3W/m·℃以下的硅橡胶或者硅海绵构成。弹性层22的厚度为1mm以上。弹性层22，可防止从金属层23向芯金属21的热泄漏。

金属层23和弹性层22，不相互粘结。因此，即使金属层23和弹性层22的热膨胀率不同，金属层23和弹性层22，也不相互束缚，从而防止金属层23及弹性层22的损伤。

如图5所示，热管3，具有：管部31和该管部31的径向外侧的起模层32。

管部31，由Fe合金、SUS或者Al合金构成。管部31，厚度为0.5mm，外径为21mm，长度为340mm。

起模层32，由PFA粉状树脂、PFA弥散涂料、PFA/PTFE混合弥散涂料或者PFA管构成。起模层32的厚度为，20～50μm。起模层32，防止调色剂污渍附着于热管3，从而提高纸张P的画质。

在管部31的内部，填充有作为工作液的水。通过该工作液的气化及凝结，进行热的移动，使压紧辊2轴向的温度均等。

水的量，为管部31容积的20％。由于使用水作为工作液，因此热管3的加工变得容易。另外，在使用溶剂作为工作液时，热管3的加工变得困难。

根据上述构成的定影装置，由于压紧辊2具有金属层23，因此将从定影辊1直接传递至压紧辊2的热，通过压紧辊2的金属层23进行传热，从而能够使压紧辊2轴向的温度均等。

因此，能够抑制小尺寸纸张P连续过纸时非过纸区域的温度上升，并降低过纸区域和非过纸区域的温差，因此无需为了降低非过纸区域的温度而降低加热部的加热温度，从而能够防止小尺寸纸张P的画质(定影性)的低下。另外，由于能够抑制非过纸区域的温度上升，因此能够防止定影辊1及压紧辊2的热老化。

另外，根据上述构成的图像形成装置，由于具备上述定影装置，因此能够提高品质及耐久性。

(第二实施方式)

图6，表示该发明的定影装置的第二实施方式。对与上述第一实施方式的不同点进行说明，在该第二实施方式中，压紧辊的构成是不同的。

如图6所示，压紧辊2A，与图4的压紧辊2相比，在金属层23和起模层24之间，具有高热传导弹性层25。另外，与上述第一实施方式相同的符号，是与上述第一实施方式相同的构成，因此省略其说明。

该高热传导弹性层25的热传导率，大于低热传导弹性层22的热传导率。高热传导弹性层25，由0.5W/m·℃以上的硅橡胶构成。高热传导弹性层25的厚度为150μm～300μm。高热传导弹性层25，使压紧辊2A轴向的温度更均等。

接下来，图7表示本发明的实施例和比较例的评价。

如图7所示，在实施例1～实施例3中，表示使用了上述第一实施方式(图4)的压紧辊2时的评价。实施例1～实施例3的评价，如评价1～评价4所示，是不存在问题的。另外，对于评价，“◎”为优，“○”为良，“△”为可，“×”为不可。

在实施例4～实施例9中，表示使用了上述第二实施方式(图6)的压紧辊2A时的评价。实施例4～实施例9的评价，如评价1～评价4所示，是不存在问题的。特别是实施例5，为最佳方式。

在比较例1中，表示使用了无金属层的压紧辊时的评价。比较例1的评价，在评价1及评价4中，存在问题。即，由于在压紧辊上没有金属层，因此不能使压紧辊轴向的温度均等，纸张的画质也存在问题。

接下来，在图8A及图8B中，表示压紧辊有无金属层、有无热管及非过纸区域的温度的关系。

在图8A中，表示定影辊的非过纸区域(端部)的温度，可知在压紧辊上具有金属层的情况下，降低了非过纸区域温度的上升。此时，定影辊的过纸区域的温度为170℃。

在图8B中，表示压紧辊的非过纸区域(端部)的温度，可知在压紧辊上具有金属层的情况下，降低了非过纸区域温度的上升。此时，压紧辊的过纸区域的温度为90℃。

另外，该发明，不限定于上述的实施方式。例如，加压侧旋转体(压紧辊2)，只要具有芯金属和、至少在该芯金属的径向外侧的金属层即可。另外，作为均热部件，也可以使用金属的圆筒部件来代替热管3，该圆筒部件的热传导率，例如为14.0W/m·℃以上。另外，作为加热部，也可以使用加热器来代替电磁感应加热部。另外，定影侧旋转体及加压侧旋转体，除了辊的形状以外，也可以是带的形状。

如上所述，本发明的定影装置，其特征在于，具备：定影侧旋转体和加压侧旋转体，它们相互接触，在输送记录材料的同时使该记录材料的调色剂定影；加热部，其加热上述定影侧旋转体，上述加压侧旋转体，具有：芯金属和、至少在该芯金属的径向外侧的金属层。

另外，在一实施方式中，上述定影装置，具有与上述加压侧旋转体接触的均热部件。因此，能够使上述加压侧旋转体轴向的温度更均匀。

另外，在一实施方式的定影装置中，上述均热部件，是将水作为工作液的热管，在这种情况下，上述均热部件的加工变得容易。

另外，在一实施方式的定影装置中，上述均热部件，在径向最外侧具有起模层。因此，能够防止调色剂污渍附着于上述均热部件，从而能够提高记录材料的画质。

另外，在一实施方式的定影装置中，上述加压侧旋转体，在上述金属层的径向外侧具有起模层。因此，能够防止调色剂污渍附着于上述加压侧旋转体，从而能够提高记录材料的画质。

另外，在一实施方式的定影装置中，上述金属层，由Ni电铸、SUS、Fe类合金、Al类合金或者Cu合金构成，上述起模层，由PFA粉状树脂、PFA弥散涂料、PFA/PTFE混合弥散涂料或者PFA管构成。因此，上述起模层对上述金属层的粘结性提高。

另外，在一实施方式的定影装置中，上述加压侧旋转体，在上述芯金属与上述金属层之间具有弹性层。通过上述弹性层能够防止从上述金属层向上述芯金属的热泄漏。

另外，在一实施方式的定影装置中，上述金属层和上述弹性层，不相互粘结。因此即使上述金属层和上述弹性层的热膨胀率不同，上述金属层和上述弹性层，也不相互束缚，从而防止上述金属层及上述弹性层的损伤。

另外，在一实施方式的定影装置中，上述加压侧旋转体，在上述金属层和上述起模层之间具有弹性层。在这种情况下，能够使上述加压侧旋转体轴向的温度更均等。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，然而显然这些可以进行各种变更。这样的变更，不应被看作脱离本发明的精神和范围，而且本领域技术人员所公知的变更，都包括在权利要求的范围中。

Claims (7)

1.一种定影装置，其特征在于，具备：

定影侧旋转体(1)和加压侧旋转体(2、2A)，它们相互接触，在输送记录材料(P)的同时使该记录材料(P)的调色剂定影；

加热部(4)，其加热上述定影侧旋转体(1)，

上述加压侧旋转体(2、2A)，从内侧到外侧，依次具有：芯金属(21)、低热传导弹性层(22)、金属层(23)、高热传导弹性层(25)和起模层(24)，上述高热传导弹性层(25)的热传导率为0.5W/m·℃以上，上述低热传导弹性层(22)的热传导率为0.3W/m·℃以下。

2.根据权利要求1所述的定影装置，其特征在于，具有与上述加压侧旋转体(2、2A)接触的均热部件(3)。

3.根据权利要求2所述的定影装置，其特征在于，上述均热部件(3)，是将水作为工作液的热管。

4.根据权利要求3所述的定影装置，其特征在于，上述均热部件(3)，在径向最外侧，具有起模层(32)。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的定影装置，其特征在于，

上述金属层(23)，由Ni电铸、SUS、Fe类合金、Al类合金或者Cu合金构成，

上述起模层(24)，由PFA粉状树脂、PFA弥散涂料、PFA/PTFE混合弥散涂料或者PFA管构成。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的定影装置，其特征在于，上述金属层(23)和上述低热传导弹性层(22)，不相互粘结。

7.一种图像形成装置，其特征在于，具备权利要求1所述的定影装置(120)。

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