CN102308262B - 定影装置和成像设备 - Google Patents

Abstract

定影装置包括挠性环形定影元件；金属元件；和加压元件。“A”等于或小于“B_最大值”，并且大于“B_平均值”(“B_最大值”≥“A”＞“B_平均值”)，其中“A”表示常温时定影元件和金属元件之间的间隙量，“B_最大值”表示所述加热元件从常温状态开始加热时金属元件所产生的最大变形量，以及“B_平均值”表示整个金属元件的温度均衡时金属元件所产生的稳定变形量。

Description

定影装置和成像设备

技术领域

本发明总体涉及定影装置和成像设备。更具体地，本发明涉及成像设备如其复印机、打印机、传真机、多功能打印机或类似设备、以及在成像设备中所提供的定影装置。

背景技术

通常，已知如下用于成像设备如复印机或打印机的定影装置：其暖机时间或首次打印时间短暂，并且即使使设备过程加快也不可发生不良定影。参见，例如日本专利申请公开号2008-158482。

更具体地，例如日本专利申请公开号2008-158482所述的定影装置具有定影带作为定影元件、金属元件作为外层元件(facing member)、加热器作为加热元件、压辊作为加压元件及其他元件。具有大体上圆柱形的金属元件被固定，以朝向定影元件的内圆周表面的一部分或全部。在金属元件中提供加热器，从而加热该金属元件。压辊向定影带加压，从而形成夹区部分(nip part)。

由经加热器加热的金属元件对定影带进行加热，以使输送至夹区部分的记录介质上的色粉图像在夹区部分获得热量和压力。由此，色粉图像被固定在记录介质上。

在例如日本专利申请公开号2008-158482所述的定影装置中，如果定影带(定影元件)与金属元件之间的间隙量(端面距离)过大，则定影带的加热效力不能充分提高。如果定影带与金属元件之间的间隙量过小，则定影带在成像设备运行时可与金属元件滑动接触，从而发生磨损。

发明内容

因此，本发明的实施方式可提供新型有用的定影装置和成像设备，其解决了上述一个或多个问题。

更具体地，本发明的实施方式可提供如下定影装置和成像设备：暖机(或加热)时间或首次打印时间短暂；即使使设备过程加快也不发生不良定影；定影元件的加热效力足够高；以及减少产生如下问题的可能性：在成像设备运行时定影元件与金属元件滑动接触，从而发生磨损。

本发明的实施方式另一方面可以提供定影装置，包括：挠性环形定影元件，其被配置以指定方向移动和加热色粉图像以使色粉图像熔融；金属元件，其被固定地提供以有间隙地朝向(或接近，face)定影元件的内圆周表面，并且被配置以加热定影元件，金属元件由加热部分进行加热；和加压元件，其被配置以施压和接触定影元件，从而形成输送记录介质的夹区部分，其中“A”等于或小于“B_{最大值(max)}”，并且大于“B_{平均值(ave)}”(“B_最大值”≥“A”＞“B_平均值”)，其中“A”表示常温时定影元件与金属元件之间的间隙量，“B_最大值”表示加热元件从常温状态开始加热时金属元件所产生的最大变形量，“B_平均值”表示整个金属元件的温度均衡时金属元件所产生的稳定变形量。

本发明的实施方式另一方面可以提供成像设备，包括：定影装置——包括挠性环形定影元件，该挠性环形定影元件被配置以指定方向移动和加热色粉图像以使色粉图像熔融；金属元件，其被固定地提供以有间隙地朝向定影元件的内圆周表面，并且被配置以加热定影元件，金属元件由加热部分进行加热；和加压元件，其被配置以施压和接触定影元件，从而形成输送记录介质的夹区部分，其中“A”等于或小于“B_最大值”，并且大于“B_平均值”(“B_最大值”≥“A”＞“B_平均值”)，其中“A”表示常温时定影元件与金属元件之间的间隙量，“B_最大值”表示加热元件从常温状态开始加热时金属元件所产生的最大变形量，“B_平均值”表示整个金属元件的温度均衡时金属元件所产生的稳定变形量。

该实施方式另外的目的和优势部分在以下描述中阐述，部分从描述来看将变得显而易见，或者可通过实践本发明得到了解。本发明的目的和优势将通过所附权利要求具体述及的元素和组合的方式实现和达到。要理解的是，以上一般描述和以下具体描述均为示例性和说明性的，而非限制所要求保护的本发明。

附图简述

图1是显示本发明第一个实施方式所述的成像设备的结构视图；

图2是显示图1所示成像设备中提供的定影装置的结构视图；

图3是图2所示定影装置以宽度方向所示的视图；

图4是显示夹区部分周围的展开图；

图5是定影带与定影元件滑动接触部分的展开图；

图6是显示金属元件的加热变形状态的示意图；

图7是显示加热金属元件时产生的可逆变化和不可逆变化的示意图；

图8是显示金属元件的维氏硬度与金属元件发生弯曲现象时的温度之间的关系的曲线图；和

图9是显示本发明第二个实施方式所述的定影装置的结构视图。

本发明的最佳实施方式

本发明的发明人发现，通过实验解决上述问题，进一步提高定影元件的加热效力和减少基于定影元件和金属元件在运行时滑动接触的磨损可通过应用如下实现。也就是说，在暖机时间，定影元件内提供的金属元件在刚刚开始加热后之时变形至最大变形量(自常温状态的变形量)。然后，在纸张被送入时，该金属元件的温度整体基本相等，从而保持具有相对小的变形量的稳定变形状态。

基于以上，本发明的实施方式可以提供定影装置，包括：挠性环形定影元件，其被配置以指定方向移动和加热色粉图像以使色粉图像熔融；金属元件，其被固定地提供以有间隙地朝向定影元件的内圆周表面，并且被配置以加热定影元件，金属元件由加热部分进行加热；和加压元件，其被配置以施压和接触定影元件，从而形成输送记录介质的夹区部分，其中“A”等于或小于“B_最大值”，并且大于“B_平均值”(“B_最大值”≥“A”＞“B_平均值”)，其中“A”表示常温时定影元件与金属元件之间的间隙量，“B_最大值”表示加热元件从常温状态开始加热时金属元件所产生的最大变形量，“B_平均值”表示整个金属元件的温度均衡时金属元件所产生的稳定变形量。

根据本发明的实施方式，通过利用以下特性优化金属元件与定影元件的间隙量。即，在暖机时间，当加热开始时，定影元件中提供的金属元件变形至最大变形量。在纸张被送入时，保持具有相对小的变形量的稳定变形状态。由此，本发明的实施方式可提供如下定影装置和成像设备：其中暖机时间或首次打印时间短暂；即使使设备过程加快也不发生不良定影；定影元件的加热效力足够高；以及减少产生如下问题的可能性：其中在成像设备运行时定影元件与金属元件滑动接触，从而发生磨损。

以下参考本发明实施方式的图1至图9给出描述。在附图中，对与前述附图所示的部分相同的部分给予相同的编号，并省略其说明。

(第一个实施方式)

参考图1至图8详细描述本发明的第一个实施方式。

首先，参考图1论述成像设备的整体构造和运行。

如图1所示，根据本发明第一个实施方式所述的成像设备1是串联式彩色打印机。分别相应于黄色、品红色、青色和黑色的四个色粉瓶102Y、102M、102C和102K可移动地(可交换地)安装在成像设备主单元1上方的瓶安放部分(bottlehousing portion)101。

中间转印单元85安置在瓶安放部分101下方。相应于黄色、品红色、青色和黑色的成像部分4Y、4M、4C和4K成排配置，从而朝向中间转印单元85的中间转印带78。

感光滚筒5Y、5M、5C和5K分别安置在成像部分4Y、4M、4C和4K中。此外，充电部分75、显影部分76、清洁部分77、放电部分(图中未显示)及类似部分安置在各感光滚筒5Y、5M、5C和5K周围。成像过程(充电过程、曝光过程、显影过程、转印过程和清洁过程)在各感光滚筒5Y、5M、5C和5K上进行，以使各个颜色的图像在感光滚筒5Y、5M、5C和5K上形成。

感光滚筒5Y、5M、5C和5K由驱动电机以图1所示的顺时针方向旋转驱动，该驱动电机未显示在图中。感光滚筒5Y、5M、5C和5K的表面在充电部分75的位置上被均衡地充电(充电过程)。

然后，感光滚筒5Y、5M、5C和5K的表面到达激光照射位置——该激光从曝光部分3发射，通过在这些位置的曝光扫描相应于各个颜色形成静电潜像(曝光过程)。

然后，感光滚筒5Y、5M、5C和5K的表面到达朝向显影装置76的位置，静电潜像在这些位置显影，从而形成相应的色粉图像(显影过程)。

然后，感光滚筒5Y、5M、5C和5K的表面到达中间转印带78与相应的初级转印偏辊79Y、79M、79C和79K彼此朝向的位置，感光滚筒5Y、5M、5C和5K上的色粉图像在这些位置被转印到中间转印带78上(初级转印过程)。此时，虽然微乎其微，但少量未被转印的色粉残留在感光滚筒5Y、5M、5C和5K上。

然后，感光滚筒5Y、5M、5C和5K的表面到达朝向清洁部分77的位置。残留在感光滚筒5Y、5M、5C和5K上未被转印的色粉在这些位置通过清洁部分77的清洁叶片被机械地回收(清洁过程)。

最后，感光滚筒5Y、5M、5C和5K的表面到达朝向放电部分的位置——该放电部分在图中未显示，感光滚筒5Y、5M、5C和5K表面上剩余的电势在这些位置被去除。

以此方式，感光滚筒5Y、5M、5C和5K上进行的一系列成像过程被完成。

然后，通过显影过程各感光滚筒上形成的彩色色粉图像被转印和重叠到中间转印带78上。以此方式，彩色图像在中间转印带78上形成。

在此，中间转印单元85由诸如下列的组件构成：中间转印带78、四个初级转印偏辊79Y、79M、79C和79K、第二转印加压辊(backup roller)83、张力辊84和中间转印清洁清洁部分80。中间转印带78横越三辊82至84，并由三辊82至84支持，通过单个第二转印加压辊82旋转驱动以图1中箭头所示方向环形移动。

四个初级转印偏辊79Y、79M、79C和79K分别将中间转印带78夹在感光滚筒5Y、5M、5C和5K之间，从而形成初级转印夹区(nip)。与色粉极性相反的转印偏压被施加于初级转印偏辊79Y、79M、79C和79K。

然后，中间转印带78以箭头方向运动，从而其依次通过初级转印偏辊79Y、79M、79C和79K的初级转印夹区。以此方式，感光滚筒5Y、5M、5C和5K上的彩色色粉图像重叠，并且被初步转印至中间转印带78上。

然后，其上已重叠和转印彩色色粉图像的中间转印带78到达朝向第二转印辊89的位置。在此位置，第二转印加压辊82和第二转印辊89夹住中间转印带78，形成第二转印夹区。然后，中间转印带78上已形成的四色色粉图像被转印到已被传送至第二转印夹区位置的记录介质P上。此时，未被转印到记录介质P的色粉残留在中间转印带78上。

然后，中间转印带78到达中间转印清洁清洁部分80的位置，中间转印带78上未被转印的色粉在该位置被回收。

以此方式，在中间转印带78上进行的一系列转印过程被完成。

在此，已被传送至第二转印夹区位置的记录介质P是通过辊——如安置在设备主单元1下方送纸部分12的送纸辊97和定位辊对98——传送的记录介质。

更具体地，复数张记录介质P如转印纸或类似物在送纸部分12中堆叠和容纳。然后，当送纸辊97以图1所示逆时针方向被旋转驱动时，在一对定位辊98的辊间提供顶层记录介质P。

已被传送至定位辊对98的记录介质P暂时停留在已停止旋转驱动的定位辊对98的辊夹区位置。然后，配合中间转印带78上彩色图像的定时旋转驱动定位辊对98，以使记录介质P被传送至第二转印夹区。以此方式，所需的彩色图像被转印至记录介质P上。

然后，在第二转印夹区位置、其上已转印彩色图像的记录介质P，被传送至定影装置20的夹区部分(定影辊21与压辊31相互施压的位置)。然后，由于夹区部分(定影夹区部分)中定影辊21和压辊31的热量和压力，已转印至记录介质P表面的彩色图像被固定在记录介质P上。

然后，通过在放电辊对99的辊间移动将记录介质P在设备外放电。已通过放电辊对99在设备外放电的记录介质P依次堆叠在堆叠部分100上，作为输出图像。

以此方式，一系列成像过程在成像设备中完成。

接着，参考图2至图5给出关于安装在成像设备主单元1中的定影装置20的构造和运行的详细描述。

在此，图2是显示图1所示成像设备中提供的定影装置20的结构视图。图3是在图2所示定影装置20的宽度方向看到的视图。图4是显示定影装置20夹区部分周围的放大图。图5是定影带21与固定元件26滑动接触部分的放大图。

如图2所示，定影装置20包括定影辊(带元件)21作为定影元件、固定元件(fixating member)26、金属元件22作为加热元件、加固元件23、绝热元件27、加热器(热源)25作为加热元件、压辊31作为加压元件以及温度传感器40。

在此，定影带21作为定影元件，是具有挠性的薄环形带。定影带21以图2中箭头所示方向——即逆时针方向——旋转(运行)。定影带21由内圆周表面(与固定元件26滑动接触的表面)、表层、基层、弹性层和剥离层通过堆叠形成。整个定影带21的厚度等于或小于1mm。

定影带21的表层21a(内圆周表面)的膜厚度等于或小于50μm，并且由含氟材料制成。更具体地，氟树脂材料——如PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)或FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)——或通过将树脂如聚酰亚胺、聚酰胺或聚酰胺-酰亚胺混合到氟树脂材料中所形成的材料可用作形成表层21a(滑动层)的材料。以下描述定影带21的表层21a的细节。

定影带21的基层的膜厚度为约30μm至约50μm。定影带21的基层由金属材料如镍或不锈钢、或树脂材料如聚酰亚胺制成。

定影带21的弹性层的膜厚度为约100μm至约300μm。定影带21的弹性层由橡胶材料如硅橡胶、可发硅橡胶或氟橡胶制成。通过提供弹性层，定影带21的表面在夹区部分不会形成微小的凹凸，从而使热量均衡地转移至记录介质上的色粉图像，以防止橘皮状表面产生。

定影带21的剥离层的膜厚度为约10μm至约50μm。定影带21的剥离层由如PFA、PTFE、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、或PES(聚醚硫化物)的材料制成。通过提供剥离膜，可以保证相对于色粉T(色粉图像)的释放能力(剥离能力)。

此外，定影带21的直径为约15mm至约120mm。在本发明的第一个实施方式中，常温下内径为约30mm。

固定元件26、作为加热部分的加热器25、金属元件22、加固元件23、绝热元件27及其他元件被固定在定影带21中(在内圆周表面侧)。

在此，固定元件26被固定以接触定影带21的内圆周表面，从而与定影带21的内圆周表面通过润滑剂如氟油脂滑动接触。固定元件26被加压，进而通过定影带21接触压辊31，形成夹区部分，其中记录介质P被传送至该夹区部分。如图3所示，固定元件26在固定元件26宽度方向的两个端部均被固定于定影装置20的侧板43，并且由其支撑。以下详细描述固定元件26的结构和运行。

如图2所示，金属元件22具有基本圆柱形的构造。金属元件22作为加热元件在沿定影带21——除夹区部分外——的位置上形成，以朝向定影带21的内圆周表面。在定影带21的夹区部分位置，形成金属元件22，从而通过绝热元件27支撑固定元件26。如图3所示，金属元件22在金属元件22宽度方向的两个端部均被固定于定影装置20的侧板43，并由其支撑。

此外，金属元件22通过加热器25的辐射热加热，从而加热定影带21(转移热量至定影带21)。换句话说，金属元件22被作为加热元件的加热器25直接加热，定影带21被作为加热元件的加热器25通过金属元件22间接加热。为保持定影带21的高加热效力，优选金属元件22的厚度等于或小于0.1mm。

金属导热体如不锈钢、镍、铝或铁，即具有导热性的金属，可用作金属元件22的材料。优选将单位体积具有相对低热容比(密度×比热)的铁素体不锈钢用作金属元件22的材料。在本发明的第一个实施方式中，SUS 430——铁素体不锈钢，被用作金属元件22的材料。此外，在本发明的第一个实施方式中，金属元件22的厚度为约0.1mm，常温下外径为约29.5mm。

以下详细描述金属元件22与定影带21之间的关系。

作为加热部分的加热器(热源)25是：例如，卤素加热器或碳加热器。加热器25的两个端部被固定于定影装置20的侧板43。参见图3。金属元件22通过加热器25的辐射热而加热，该加热器25的输出由设备主单元1的电源部分控制。此外，定影带21除夹区部分的位置外整体被金属元件22加热，以使热量从定影带21的加热表面施加于记录介质P上的色粉图像T。加热器25的输出控制基于定影带21表面的温度检测结果进行，该温度由温度传感器40如朝向定影带21表面的热敏电阻检测。此外，通过加热器25的输出控制，可将定影带21的温度(定影温度)设置为所需的温度。

因此，在本发明第一个实施方式所述的定影装置20中，仅部分定影带21未被加热。基本上整个定影带21由金属元件22以圆周方向加热。因此，即使使设备过程加快，定影带21也被充分加热，从而限制不良定影。换句话说，由于定影带21可以相对简单的结构被有效加热，因此暖机时间或首次打印时间能够被缩短，且设备可被缩减。

在此，金属元件22被固定，以有间隙地朝向定影带21的内圆周表面(除夹区部分外)。优选定影带21与金属元件22之间的间隙(除夹区部分外的位置空隙)量A大于0mm，且等于或小于1mm(0mm＜A≤1mm)。由此，金属元件22与定影带21彼此滑动接触的面积很小，从而可限制定影带21的摩擦增加。此外，可限制由于金属元件22与定影带21之间过度分离造成的加热效力下降。此外，通过在定影带21周围提供金属元件22，可一定程度上保持具有挠性的定影带21的环形构造。因此，可减少由于定影带21变形造成的定影带21退化或损坏。

即使金属元件22与定影带21彼此滑动接触，为减少定影带21的摩擦，在定影带21的内圆周表面上形成由含氟材料制成的表层，并且在元件21与22之间施用润滑剂，如氟油脂。此外，金属元件22的滑动接触面可由具有低摩擦系数的材料制成。虽然本发明的第一个实施方式中所述的金属元件22具有基本环形的横截面构造，但本发明并不限于此。金属元件22的横截面可以是多边形，并且在金属元件22的圆周表面中可形成狭缝。

在此，在本发明的第一个实施方式中，加固元件23被固定在定影带21的内圆周侧内。配置加固元件23以加强组成夹区部分的固定元件26的强度。如图3所示，加固元件23在加固元件23宽度方向的长度基本等于固定元件26在其宽度方向的长度。加固元件23在加固元件23宽度方向的两个端部均被固定于支撑板43，并由其支撑。通过加固元件23经由固定元件26和定影带21接触压辊31，可防止固定元件26在夹区部分受到压辊31的压力从而剧烈变形的问题。

为满足上述功能，优选加固元件23由具有高机械强度的金属材料如不锈钢或铁制成。朝向加热器25的加固元件23的部分或整个表面上可提供绝热元件，或施用镜面工艺(mirror surface process)。由此，加热器25辐射向加固元件23的热量(加热加固元件23的热量)没有用于加热金属元件22。因此，定影带21(金属元件22)的加热效力被进一步提高。

如图2所示，压辊31是加压元件，其被配置为在夹区部分的位置接触定影带21的外圆周表面。压辊31的直径为约30mm。压辊31通过在具有中空结构的带芯棒32上形成弹性层33而制成。压辊(加压元件)31的弹性层33由如可发性硅橡胶、硅橡胶或氟橡胶的材料制成。可在弹性层33的表层上提供由例如PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)或PTFE(聚四氟乙烯)制成的薄剥离层。压辊31施压并接触定影带21，从而在压辊31与定影带21之间提供所需的夹区部分。如图3所示，在压辊31上提供齿轮45。齿轮45与具有驱动机制(图3中未显示)的驱动齿轮啮合。压辊31以图2中的箭头方向即顺时针方向旋转。此外，压辊31在压辊31宽度方向的两个端部均通过轴承42在侧板43上得到可旋转地支撑。在压辊31内可提供热源，如卤素加热器。

在压辊31的弹性层33由海绵材料如可发性硅橡胶制成的情况下，由于施加在夹区部分的压力可减少，因此金属元件22产生的弯曲可被进一步减少。此外，由于压辊31的绝热特性可提高，以使定影带21的热量可不转移到压辊31侧，因此定影带21的加热效力被提高。

此外，在本发明的第一个实施方式中，定影带21的直径基本等于压辊31的直径。但是本发明并不限于此。定影带21的直径可形成为小于压辊31的直径。在此情况下，由于定影带21在夹区部分的曲率小于压辊31的曲率，因此从夹区部分传送的记录介质P可容易地从定影带21分离。

参考图4，在与定影带21的内圆周表面21a滑动接触的固定元件26中，表层26a形成在后边的基层(base later)26b上。朝向压辊31的固定元件26的滑动接触面具有凹形构造，从而固定元件26滑动接触面的曲率与压辊31的曲率一致。以此结构，由于从夹区部分传送记录介质P，从而记录介质P的曲率与压辊31的曲率一致，因此可以防止定影过程后记录介质P粘附于定影带21且不与定影带21分离的问题。

在本发明的第一个实施方式中，形成夹区部分的固定元件26具有凹形构造。但是，形成夹区部分的固定元件26可具有平面形构造。换句话说，固定元件26的滑动接触面——即朝向压辊31的表面——可以是平面形构造。在此情况下，夹区部分的构造基本与记录介质P的图像表面平行，从而改善定影带21与记录介质P的粘合，并且提高定影能力。此外，由于定影带21在夹区部分输出侧的曲率大，因此可以容易地从定影带21分离自夹区部分传送的记录介质P。

此外，固定元件26的基层26b由具有一定刚度的材料(例如，具有高刚度的陶瓷或金属)制成，从而即使从压辊31施加压力，基层26b也不发生剧烈弯曲。

通过使金属板弯曲，形成具有基本管形构造金属元件22，因此金属元件22可被制薄，从而可缩短暖机时间。但是，由于金属元件22的刚度本身低，金属元件22不能承受压辊31的压力，可能弯曲或变形。如果管形金属元件22变形，则不能获得所需的夹区宽度，从而定影能力下降。另一方面，在本发明的第一个实施方式中，与薄金属元件22独立地提供具有高刚度的固定元件26以形成夹区部分，可防止上述问题。

同时，在本发明的第一个实施方式中，在固定元件26与加热器(加热部分)25之间提供绝热元件27。更具体地，在固定元件26与金属元件22之间提供绝热元件27，以覆盖固定元件26除固定元件26滑动接触面外的表面。具有高绝热性的海绵橡胶、最具绝热性的陶瓷或类似物可用作绝热元件27的材料。

在本发明的第一个实施方式中，定影带21和金属元件22基本在定影带21与金属元件22的整个圆周上彼此接近。因此，甚至在热待机时间(打印操作待机时间)，可以毫无温度不均衡地以圆周方向加热定影带21。因此，在收到打印指示后，设备可立即进行打印操作。在相关领域所需类型定影装置(参见例如日本专利2884714)的情况下，如果在热待机时间将热量施加于夹区部分，此时压辊变形，则取决于压辊的橡胶材料，压辊的使用寿命可由于热退化而缩短，或者压辊产生永久性压缩变形。橡胶的永久性压缩变形基于施加使橡胶变形的热量而增加。当压辊产生永久性压缩变形时，部分压辊成为中空形，从而不能获得所需的夹宽。在旋转时产生不良定影，并产生音位变体(allophone)。

另一方面，在本发明的第一个实施方式中，由于在固定元件26与金属元件22之间提供绝热元件27，因此金属元件22的热量在热待机时间时可不转移至固定元件26。因此，在热待机时间施加高温加热时压辊31变形的缺陷减小，从而可防止产生上述问题。

润滑剂，其被用于固定元件26与定影带21之间，并被配置以减小固定元件26与定影带21之间的摩擦阻力，可由于在夹区部分于高压条件以及高温条件下使用而降解。由此，可产生缺陷，如定影带21滑动。

另一方面，在本发明的第一个实施方式中，由于在固定元件26与金属元件22之间提供绝热元件27，因此金属元件22的热量可不转移至安置在夹区部分的润滑剂。因此，由于高温造成的润滑剂降解减少，从而可防止产生上述问题。

此外，在本发明的第一个实施方式中，由于在固定元件26与金属元件22之间提供绝热元件27，因此固定元件26被绝热，夹区部分的定影带21没有被有效地加热。由于这个，当将传送至夹区部分的记录介质P送出夹区部分时，记录介质P的温度变低。换句话说，在夹区部分出口，粘合于记录介质P上的色粉图像的温度变低，从而降低了色粉的粘度。如果色粉对于定影带21的粘合力小，记录介质P就从定影带21分离。因此，可以防止记录介质P在定影过程后就在定影带21周围受创从而发生卡塞的缺陷。此外，可限制色粉对定影带21的粘合。

在本发明的第一个实施方式中，固定元件26和定影带21(带元件)均包括表层，该表层由含氟材料制成，并且被提供在固定元件26与定影带21接触的滑动接触面上。换句话说，如图4所示，由氟材料制成的表层形成固定元件26的滑动接触面26a。此外，由氟材料制成的表层在定影带21的滑动接触面21a上形成。元件21和26的表层21a和26a其中之一(本发明第一个实施方式中所述的固定元件26的表层26a)以多孔态形成。此外，元件21和26的表层21a和26a其中之一(本发明第一个实施方式中所述的定影带21的表层21a)的表面能大于润滑剂的界面力。

以此结构，维持于元件21与26滑动接触面的润滑剂的耐久性大幅提高，以使定影带21与固定元件26之间的摩擦大幅降低。

以下描述本发明第一个实施方式所述的定影带21和固定元件26的详细结构。

定影带21的表层(滑动接触层)21a的膜厚度等于或小于50μm，并且由含氟材料制成。此外，表层21a的表面能大于润滑剂的界面力。更具体地，作为形成定影带21的表层(滑动接触层)21a的材料，使用了混合物，其中树脂如聚酰亚胺、聚酰胺或聚酰胺-酰亚胺被混合到氟树脂材料如PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)或FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)中。

固定元件26的表层26a由如下形成：氟涂层(如氟颗粒作为固体润滑剂散布的涂布材料或氟分子散布的共熔镀层)、氟树脂(PFA、PTFE，、FEP或类似物)、氟树脂膜或类似物。利用鼓风工艺或蚀刻工艺，从而形成多孔态表层26a。此外，氟涂层用于玻璃布表面的片、机织氟树脂纤维的网或类似物可用作固定元件26的表层26a。本申请中“多孔态”表层26a的定义不仅包括大量孔从表层26a前表面穿透到表层26a后表面的表层，还包括大量凹凸(未刺穿后表面的孔)在表层26a前表面(滑动接触面)形成的表层。

氟油脂或类似物可用作在定影带21与固定元件26之间提供的润滑剂。

以此结构，比较其中一个表层由氟材料制成，另一表层由聚酰亚胺树脂制成的情况，滑动接触面的摩擦阻力极低。因此，定影带21和固定元件26的耐久性提高。换句话说，在刚性表层与由相对柔软的氟材料制成的表层滑动接触的情况下，由柔软的氟材料制成的表层严重磨损。但是，在本发明的第一个实施方式中，由于两表层均由相对柔软的氟材料制成，两表层均未严重磨损。此外，通过使任意一个表层形成多孔态，使表层的接触面积减少，从而降低表层的摩擦阻力。

此外，如果两表层均形成以平滑地彼此接触，由于氟材料所形成表层的表面能(相对于润滑剂的润湿性)低，润滑剂被排斥，从而滑动能力下降。另一方面，在本发明的第一个实施方式中，由于其中一个表层形成多孔态，因此即使经过一段时间，润滑剂也维持在表层的孔里。换句话说，如图5所示，如通过显微镜所看见的，润滑剂Q进入以多孔形式形成的表层26a的网(大量间隙在图5所示的白圈之间形成的结构)，以使润滑剂Q被表层26a稳定地维持。以此结构，提高了定影带21与固定元件26之间的低摩擦能力和低磨损能力，并且提高了滑动接触面的润滑剂维持能力。因此，定影装置20的耐久性大幅提高。

接着，简要描述具有上述结构的定影装置20的运行。

当开启设备主单元1的电源开关时，电力被供给加热器25，并且压辊31以图2所示的箭头方向旋转。由此，由于与压辊31的摩擦力，定影带21也以图2所示的箭头方向旋转。

然后，通过送纸部分12送入记录介质P，同时于第二转印辊89的位置在记录介质P上承载(转印)未定影的彩色图像。由导向板(未显示)导向承载未定影的彩色图像T(色粉图像)的记录介质P，并将其以图2所示的箭头Y10方向传送。将记录介质P转移至压辊31与定影带21加压态的夹区部分。

通过由金属元件22(加热器25)加热的定影带21的热量以及由加固元件23加强的压辊31与固定元件26的压力，色粉图像T被定影在记录介质P的表面上。然后，将送出夹区部分的记录介质P以箭头Y11所示的方向传送。

接着，详细描述本发明第一个实施方式所述的定影装置20的金属元件22和定影带21的结构和运行。

图6是由金属元件22和定影带21的宽度方向(相应于图3的示例方向)所示的视图，和显示金属元件22的加热变形状态的示意图。如图6(A)和图6(B)所示，由常温状态加热金属元件22，从而金属元件22的加热变形产生，并且金属元件22弯曲。因此，常温下在金属元件22与定影带21之间所提供的间隙量A在相应于金属元件22变形量B的加热时间过后减少。在正常情况下——加热和冷却在变化可逆的条件下进行，当加热变形状态的金属元件22被冷却至常温时，间隙量A恢复到常温状态的间隙量。

在此，常温下金属元件22与定影带21之间的间隙量A，如图6(A)所示，是常温下金属元件22外径与定影带21内径的差(如有部分差(partial difference)，为最小值)。此外，金属元件22的变形量B，如图6(B)所示，是自常温状态直径方向的弯曲量。

在此，当加热器25从常温状态加热金属元件22(图6(A)所示状态变成图6(B)所示状态的情况)时，金属元件22产生的变形量B变化如下。

首先，在暖机时间或类似时间，开始由加热器(加热部分)25加热常温状态(或接近常温状态)的金属元件22。其为相对急剧地加热，由此定影带21温度升高至目标定影温度(约140℃至约180℃)。因此，金属元件22的整体温度分布在加热开始后就开始不均衡。更具体地，在金属元件22中，远离加热器25的外圆周侧温度低于邻近加热器25的内圆周侧温度，因此在厚度方向产生相对大的温度坡度(梯度)。因为这个，金属元件22中部分产生热膨胀差异，从而金属元件22中由于加热变形(加热变形)而发生弯曲。将金属元件22中产生的最大变形量定义为B_最大值。但是，然后，当送纸(定影过程)准备完成以使定影带21的定影温度达到目标值附近且变得稳定时，金属元件22的整体温度分布变得均衡(厚度方向的温度坡度变小)，以使金属元件22的变形量B变小，从而保持稳定变形量B_{平 均值}。

在第一个实施方式中，“A”等于或小于“B_最大值”，并且大于“B_平均值”(“B_{最 大值}”≥“A”＞“B_平均值”)，其中“A”表示常温时定影带21与金属元件22之间的间隙量，“B_最大值”表示加热器25从常温状态开始加热时金属元件22所产生的最大变形量，“B_平均值”表示整个金属元件22的温度均衡时金属元件22所产生的稳定变形量。更具体地，为满足上述关系，确定定影带21的内径和金属元件22的外径(间隙量A)、金属元件22的材料或厚度、定影条件如定影温度、加热元件类型等。

在本发明的第一个实施方式中，定影带21的内径为约30mm，金属元件22的外径为约29.5mm，间隙量A为约0.5mm(＝30mm-29.5mm)。具有厚度约0.1mm的SUS430被用作金属元件22的材料。通过利用加热器25作为加热元件，目标定影温度(就控制而言的目标值)为约180℃。在这些条件下，金属元件22产生的最大变形量B_最大值为约1.3mm，稳定变形量B_平均值为约0.4mm。因此，满足上述条件。

通过如上设置，由于间隙量A与最大变形量B_最大值之间的关系(B_最大值≥A)，在暖机时间，当定影带21仍在停止状态时，金属元件22开始强力接触定影带21的内圆周表面。热量未经过空气从金属元件22传导至定影带21。因此，提高了定影带21的加热效力。更具体地，相比起金属元件22从定影带21分离时进行暖机的情况，可以缩短升高定影带21温度的时间。

此外，由于间隙量A与稳定变形量B_平均值之间的关系(A＞B_平均值)，在送纸时(定影过程时)，当定影带21运行时，金属元件22朝向定影带21的内圆周表面(或开始以极弱的力接触定影带21的内圆周表面)。因此，可有效加热定影带21，同时减少定影带21和金属元件22的磨损。

本发明的发明人通过实验发现如下。

当金属元件22的厚度设置为等于或小于约0.1mm，从而提高金属元件22的加热效力(降低热容)时，金属元件22的多数材料可产生由于不可逆变化造成的加热变形。如图7所示，基于不可逆变化的加热变形不同于可逆变化的加热变形，在可逆变化的加热变形中，即使重复加热和冷却，金属元件22在加热时产生的弯曲(变形量B)也会变为如其在加热前常温时的弯曲。基于不可逆变化的加热变形是破坏(breaking)现象，其中即使重复加热和冷却，金属元件在加热时产生的弯曲不会变为其在加热前常温时产生的弯曲，而保持为塑性变形。因此，当金属元件22发生弯曲现象时，金属元件22在送纸时部分且强力地接触定影带21的内圆周表面，从而刮擦定影带21的内圆周表面，或可产生定影带21的表面温度不均衡，从而在输出图像中产生不良定影或不均匀光泽度。

本发明的发明人发现，优化金属元件22的硬度从而防止由于金属元件22的不可逆变化造成的加热变形(弯曲现象)是有效的。更具体地，如果金属元件22的硬度太高，则金属元件22不能抵挡热变形，从而发生弯曲现象。另一方面，如果金属元件22的硬度太低，则即使发生金属元件22变形，由于金属元件可弹性恢复，所以热变形可逆。

图8是显示金属元件22的维氏硬度(Hv)与金属元件22发生弯曲的温度之间的关系的曲线图(实验结果)。

在该实验中，制备了多个实验件，并且确定了在金属元件被急剧加热至指定温度时是否产生弯曲现象。实验件通过如下制成：将定影带(其中镍层的膜厚度为约35μm，硅橡胶层的膜厚度为约20μm，PFA层的膜厚度为约15μm，其被按顺序堆叠在金属元件侧)粘至各个具有不同维氏硬度的金属元件的表面(其中每一个的厚度为约0.1mm)。

在图8所示的图中，横轴表示金属元件的维氏硬度，纵轴表示定影带的表面温度(PFA层侧的温度)。在图8中，“●”表示弯曲现象不发生的结果，“×”表示弯曲现象发生的结果。例如，在急剧加热金属元件22以使定影带的温度为约190℃——该金属元件22由维氏硬度约300Hv的金属材料制成——的情况下，不产生弯曲现象。在急剧加热金属元件22以使定影带的温度为约210℃——该金属元件22由维氏硬度约300Hv的金属材料制成——的情况下，产生弯曲现象。

通过图8所示的实验结果，在使用由维氏硬度约280Hv的金属材料制成的金属元件22的情况下，与定影温度无关，发现金属元件22不产生弯曲现象。此外，发现在金属元件22由维氏硬度等于或小于约340Hv的金属材料制成，并且定影温度等于或小于约180℃的情况下，金属元件22不产生弯曲现象。

反映出实验结果，在本发明第一个实施方式所述的定影装置20中，金属元件22被设置为具有厚度等于或小于0.1mm，并且由维氏硬度等于或小于约280Hv的金属材料制成。更具体地，使用SUS 430——铁素体不锈钢——作为金属元件22的材料。SUS 430的密度为7.73×10^-3kg/m³，比热为0.46kJ/kg℃，杨氏模数为206Gpa，维氏硬度为250Hv，单位体积的热容率为3.56。因此，可以防止金属元件22的加热效力提高和金属元件22产生弯曲现象的缺陷。

镍的密度为8.9×10^-3kg/m³，比热为0.439kJ/kg℃，杨氏模数为210Gpa，维氏硬度为96Hv，单位体积的热容率为3.91。SUS 304-1/2H的密度为7.93×10^-3kg/m³，比热为0.502kJ/kg℃，杨氏模数为197Gpa，维氏硬度为250Hv，单位体积的热容率为3.98。

因此，根据本发明的第一个实施方式，通过如下特性优化金属元件22与定影元件21的间隙量A。即，在暖机时间，当加热开始时，在定影带(定影元件)21中提供的金属元件22以最大变形量B_最大值变形。在纸张被送入时，以相对小的变形量B_平均值保持稳定变形状态。由此，本发明的实施方式可提供这样的定影装置和成像设备：暖机时间或首次打印时间短暂；即使使设备20的过程加快也不发生不良定影；定影带21的加热效力足够高；减少产生如下问题的可能性：在成像设备运行时定影带21与金属元件22滑动接触，从而发生磨损。

虽然将具有多层结构的定影带21用作本发明的第一个实施方式中的定影元件，但由聚酰亚胺、聚酰胺、氟树脂或金属制成的环形定影膜可被用作定影元件。在此情况下，通过优化金属元件与定影膜之间的间隙量，可以实现与本发明的第一个实施方式相同的效果。

(第二个实施方式)

参考图9具体描述本发明的第二个实施方式。

图9是显示本发明第二个实施方式所述的定影装置的结构视图。第二个实施方式所述的定影装置不同于第一个实施方式所述的定影装置，其中通过利用第二个实施方式所述定影装置的电磁感应加热金属元件22。

如图9所示，本发明第二个实施方式所述的定影装置20和本发明第一个实施方式所述的定影装置20包括定影带21、固定元件26、金属元件22、压辊31、绝热元件27及其他元件。此外，在本发明第二个实施方式和本发明第一个实施方式所述的定影装置20中，“A”等于或小于“B_最大值”，并且大于“B_平均值”(“B_最大值”≥“A”＞“B_平均值”)，其中“A”表示常温时定影带21与金属元件22之间的间隙量，“B_最大值”表示加热器25从常温状态开始加热时金属元件22所产生的最大变形量，“B_平均值”表示整个金属元件22的温度均衡时金属元件22所产生的稳定变形量。

在本发明第二个实施方式所述的定影装置20中提供感应加热部分50，而替代加热器25。不同于第一个实施方式所述的由加热器25的辐射热加热的金属元件22，本发明第二个实施方式所述的金属元件22利用感应加热部分50的电磁感应受热。

感应加热部分50包括激励线圈、磁芯(core)、磁芯导管(core guide)及其他。激励线圈通过如下形成：在宽度方向(相对于图9纸张的垂直方向)延伸细线捆束的绞合线，以覆盖部分定影带21。线圈导管由具有高耐热性的树脂材料或类似物制成，从而支撑激励线圈或磁芯。磁芯是由铁磁体(相对渗透性为约1000至约3000)如铁素体制成的半圆形元件。磁芯包括中心磁芯和侧面磁芯，从而朝向金属元件22形成有效通量场。磁芯朝向以宽度方向延伸的激励线圈。

如下运行具有上述结构的定影装置20。

当定影带21以图9所示箭头方向旋转时，定影带21在定影带21朝向感应加热部分50的位置受热。更具体地，通过使高频交变电流流经激励线圈，在金属元件22的外围形成磁通场，从而在两个方向交替切换。此时，金属元件22的表面产生涡电流，从而通过金属元件22本身的电阻产生焦耳热。基于焦耳热通过电磁感应加热金属元件22，由受热的金属元件22加热定影带21。

为通过电磁感应有效加热金属元件22，优选提供感应加热部分50以在整个圆周方向朝向金属元件22。

因此，根据本发明的第二个实施方式和第一个实施方式，通过利用以下特性优化金属元件22与定影元件21的间隙量A。即，在暖机时间，当加热开始时，在定影带(定影元件)21中提供的金属元件22以最大变形量B_最大值变形。在纸张被送入时，以较小的变形量B_平均值保持稳定变形状态。由此，本发明的实施方式可提供这样的定影装置和成像设备：其中，暖机时间或首次打印时间短暂；即使使设备20的过程加快也不发生不良定影；定影带21的加热效力足够高；减少产生如下问题的可能性：在成像设备运行时定影带21与金属元件22滑动接触，从而发生磨损。

虽然金属元件22由在本发明第二个实施方式中进行加热的电磁感应加热，但金属元件22可由加热电阻器的热量加热。更具体地，使加热电阻器接触部分或整个金属元件22的内圆周表面。

加热电阻器是平面发热体，如陶瓷加热器。电源连接于平面发热体的两个端部。当电流流经加热电阻器时，加热电阻器的温度通过加热电阻器的电阻升高，从而加热加热电阻器所接触的金属元件22。此外，定影带21由受热的金属元件22加热。

通过优化金属元件22的材料或厚度、金属元件22与定影带21之间的间隙量以及这些情况和第一和第二个实施方式的其他条件，可以实现与第一和第二个实施方式相同的效果。

本文涉及的所有实例和条件性文字均意以教导为目的，从而有助于读者理解本发明及发明人所贡献的观点，以促进本领域；其将被解释对具体涉及的实例和条件没有限制，说明书中这些实例的组合也不涉及显示本发明的优劣性。虽然已详细描述本发明的实施方式，但应理解的是，可对此进行各种改变、替换和更改，而不脱离本发明的宗旨和范围。

本专利申请基于2009年2月12日提交的日本专利申请号2009-29330，并要求享有其优先权，在此将其整个内容引入作为参考。

Claims (4)

1.定影装置，包括：

挠性环形定影元件，被配置以指定方向移动和加热色粉图像以使所述色粉图像熔融；

金属元件，被固定地提供以有间隙地朝向所述定影元件的内圆周表面，并且被配置以加热所述定影元件，所述金属元件由加热部分进行加热；和

加压元件，被配置以施压和接触所述定影元件，从而形成输送记录介质的夹区部分，

其中“A”等于或小于“B_最大值”，并且大于“B_平均值”(“B_最大值”≥“A”＞“B_平均值”)，

其中“A”表示常温时所述定影元件和所述金属元件之间的间隙量，

“B_最大值”表示所述加热部分从常温状态开始加热时所述金属元件所产生的最大变形量，以及

“B_平均值”表示整个所述金属元件的温度均衡时所述金属元件所产生的稳定变形量。

2.权利要求1所述的定影装置，其中所述金属元件的厚度等于或小于0.1mm，并且所述金属元件的维氏硬度等于或小于280Hv。

3.权利要求1所述的定影装置，其中所述金属元件由铁素体不锈钢制成。

4.成像设备，包括：

定影装置，所述定影装置包括

挠性环形定影元件，被配置以指定方向移动和加热色粉图像以使所述色粉图像熔融；

金属元件，被固定地提供以有间隙地朝向所述定影元件的内圆周表面，并且被配置以加热所述定影元件，所述金属元件由加热部分进行加热；和

加压元件，被配置以施压和接触所述定影元件，从而形成输送记录介质的夹区部分，

其中“A”等于或小于“B_最大值”，并且大于“B_平均值”(“B_最大值”≥“A”＞“B_平均值”)，

其中“A”表示常温时所述定影元件和所述金属元件之间的间隙量，

“B_最大值”表示所述加热部分从常温状态开始加热时所述金属元件所产生的最大变形量，以及

“B_平均值”表示整个所述金属元件的温度均衡时所述金属元件所产生的稳定变形量。

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