CN104937497A - 自润滑定影器及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带式定影器组件，其将润滑油或其他待耗尽润滑剂成分分配到定影带的内表面。带式定影器组件可包括润滑剂分配器，该润滑剂分配器被定位成被所述定影器组件的加热元件加热，以用于将润滑油分配到定影带的内表面。润滑剂分配器可包括容纳润滑油的容器，以及当容器被加热元件以高于带式定影器组件的定影温度的温度加热时，用于将润滑油从容器递送到定影带的内表面的排出端口。

Description

自润滑定影器及操作方法

相关申请的交叉参考

无

关于联邦资助研究或开发的声明

无

参考文献的顺序列表等

无

背景

1.技术领域

本公开整体涉及润滑剂分配器，其用于电子照相成像设备诸如激光打印机或具有打印能力的多功能设备中的定影器组件。

2.相关技术描述

成像机器，诸如打印机、复印机、一体化设备或多功能设备，通常包括加热装置诸如定影器，以将显影剂诸如调色剂固定到介质片材。定影器通常包含加热器、环形带和支承压力辊，它们形成辊隙以供介质片材通过。加热器和带向调色剂提供热量和/或压力以软化调色剂，以便调色剂粘附到介质片材。定影带限定内环。加热器定位在与所述带直接接触的内环中。加热器具有大体上对应于带的行进路径的轮廓，以提供区域接触而不是线接触，从而用于更有效的热传递。加热器通常采用陶瓷加热器的形式保持在被定位于内环内并且紧靠着带的加热器壳体中。定影带是其内部不具有驱动辊的“空转带”。通过所述带与所述压力辊在辊隙处的驱动结合，所述带由支承压力辊的旋转驱动。

当今定影器的一个问题是，只有在制造期间施加到定影器组件的润滑剂的一部分可在定影器的使用寿命期间用于减少带与加热器之间的摩擦。仅一定量的润滑剂可以保持在系统中，并且任何过量的润滑剂都在定影器寿命的很早期阶段便被从带中推出。随着润滑剂被化学地和机械地污染或毁坏，带与加热器之间的摩擦增大，带磨损增大，从而导致甚至更多的摩擦和更多的磨损，直到纸与带之间的摩擦力不足以驱动带。当纸不能再驱动所述带时，发生卡纸。

在顶层视图，润滑剂可被观察为两个独立的部分：1)填料，和2)油。填料占据在组装期间施加的总初始润滑剂的大部分(至少80％)，并且填料被设计为保存油。

少量的油在指定的时间段内减少并维持所需的定影器驱动转矩。随着时间的推移，所述油经由蒸发和/或流失而被去除，并需要新油来减少和维持低定影器驱动转矩。测试已经表明，在每预定页数诸如50,000页将附加油引入到带组件，以用于维持所需的定影器驱动转矩。

发明内容

本公开的示例实施例克服现有带式定影器组件的缺点，并且从而满足具有润滑剂分配机构的定影器组件的重要需求。根据示例实施例，其示出了包括以下的热量传递构件：壳体；在壳体内的加热元件，该加热元件用于在定影操作期间以定影温度加热介质片材；具有接触加热元件的内表面和外表面的柔性带；以及被定位成通过加热元件加热以用于将其中的润滑剂或油分配到柔性带的润滑剂分配器。润滑剂分配器可包括容纳润滑剂或润滑油的容器以及当容器被加热元件以高于定影温度的温度加热时，用于将润滑剂从容器递送到柔性带的内表面的排出端口；以及，被定位成接合所述柔性带的外表面从而限定定影辊隙的支承构件。

在示例实施例中，当通过热量传递构件选择性地将润滑剂分配器加热至高于定影器组件的定影温度的温度时，在容器中的空气和润滑油充分膨胀以使润滑油从润滑剂分配器排出。润滑油从排出端口排出到柔性带的内表面上。通过这种方式，润滑油可在贯穿定影器组件使用寿命期限的选定时间被排出，而无需使用泵或其他机构，以确保其中柔性带的期望磨损水平。

附图说明

结合附图，参考本公开实施例的以下描述，将更明白并且更好地理解所公开的实施例的上述和其他特征及优点以及获得它们的方式，其中：

图1是根据示例实施例的改进成像设备的侧视图；

图2是图1的定影器组件的剖视图；

图3是用于图2的加热设备的具有润滑剂分配器的壳体的透视图；

图4是沿图3中的X-X线的润滑剂分配器的剖视图；

图5A-5C是在不同操作情况中的润滑剂分配器的示意图；

图6是根据示例实施例的润滑剂分配器的分配模式的图解例证；以及

图7是示出在成像设备中控制润滑剂分配器的方法的流程图。

具体实施方式

应该理解，本公开在应用时并不局限于以下的说明书内容中阐述或附图中示出的构造细节和组件设置。本公开内容能有其他实施例并且能以多种方式实践或实现。还应当理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，其不应被视为具有限制性。在本文中的“包括”、“包含”或“具有”以及它们的变型的使用意图包括其后列出的项目和其等同物以及额外的项目。除非另外限制，否则术语“连接”、“耦合”和“安装”以及它们的变型在本文中被广泛地使用，并包括直接和间接的连接、耦合和安装。另外，术语“连接”和“耦合”以及它们的变型并不受限于物理的或机械的连接或耦合。

术语诸如“第一”，“第二”等，用来描述各种元件、区域、部分等，并且其不旨在限制。进一步地，术语“一个”和“一”在本文中不表示对数量的限制，而表示参考项目中的至少一个的存在。

此外，并且如在后面段落中描述的，在附图中示出的具体配置意图例证本公开的示例性实施例并且例证其他另选的配置是可行的。

现在将具体地参考如在附图中示出的示例实施例。只要有可能，将贯穿附图使用相同的参考标号来指代相同或相似的部分。

现在参考附图并且具体参考图1，其示出由参考标号100总体表示的彩色激光打印机形式的成像设备。待打印的图像通常通过外部设备(未示出)以电子方式传输到处理器或控制器102，或者图像可被存储在嵌入到控制器102中或与控制器102相关联的存储器103中。存储器103可以是任何易失性和/或非易失性存储器，诸如，随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、快闪存储器和/或非易失性RAM(NVRAM)等。另选地，存储器103可采用分开的电子存储器(例如，RAM、ROM和/或NVRAM)、硬盘驱动器、CD或DVD驱动器、或方便与控制器102一起使用的任何存储装置的形式。控制器102可以包括一个或多个处理器和/或对于控制通过成像设备100进行电子照相成像中包括的功能所必须的其他逻辑。控制器102可以执行存储在存储器103中的固件以用于控制成像设备100执行电子照相成像及其他功能。

在示出的实施例中，在执行打印操作时，控制器102启动成像操作，其中介质堆的顶部介质片材由拾取机构106从介质或存储盘104中拾取，并且被递送到包括一对对齐辊108和介质传送带110的介质传送设备。介质传送带110沿介质路径经过四个图像形成站109运载介质片材，图像形成站109通过与激光扫描单元111合作而将调色剂施加到介质片材。每个图像形成站109提供调色剂，其对介质片材形成鲜明的彩色图像平面。激光扫描单元111发射调制光束LB，每个调制光束基于相应彩色平面的位图图像数据而在相应图像形成站109的光导表面或转鼓109A上形成潜像。激光扫描单元111和图像形成站109的操作在本领域是已知的，使得出于方便的原因，将不提供它们的操作的详细描述。

定影器组件200设置在图像形成站109的下游，并且定影器组件200接收来自介质传送带110的具有叠置于其上的未定影调色剂图像的介质片材。一般而言，定影器组件200向介质片材施加热和压力以将调色剂定影至此。在离开定影器组件200后，介质片材被搁置在输出介质区114中或者进入双面介质路径116，以便传送到最上游的图像形成站109在介质片材的第二表面上成像。

在图1中，成像设备100被描述为彩色激光打印机，其中调色剂在单个转移步骤中转移到介质片材。另选地，成像设备100可以是彩色激光打印机，其中调色剂在两步过程中转移到介质片材，在第一步骤中从图像形成站109转移到中间转移构件并且在第二步骤中从中间转移构件转移到介质片材。在另一可选实施例中，成像设备100可以是单色激光打印机，其仅利用单个图像形成站109将黑色调色剂沉积到介质片材。进一步地，成像设备100可为可以是具有用于扫描打印的片材的图像扫描器及其他功能的多功能产品的一部分。

关于图2，定影器组件200可包括加热设备202和与加热装置202配合的支承构件204来限定用于在其中运送介质片材的定影辊隙N。支承构件204可包括支承辊。加热装置202可以包括壳体206、支撑在壳体206上或者至少部分在壳体206中的加热元件208和活动构件210。在示例实施例中是环形柔性带的活动构件210，其包括与加热元件208接触的内表面和与支承构件204接合的用来限定定影辊隙N的外表面。

加热元件208可以由一个或多个电阻迹线固定于此的陶瓷或类似材料的基板构成，其中当电流通过电阻迹线时加热元件208产生热量。加热元件208可以进一步包括至少一个温度传感器(未示出)，诸如耦合到基板用于检测加热元件208的温度的热敏电阻。应当理解，加热元件208另选地可以使用其他热量产生机构实现。加热元件208可由控制器102控制以产生所需热量。

活动构件210可被形成为柔性带。活动构件210围绕壳体206和加热元件208设置。支承构件204接触活动构件210，使得活动构件210响应于支承构件204旋转而围绕壳体206和加热元件208旋转。随着活动构件210围绕壳体206和加热元件208旋转，活动构件210的内表面接触加热元件208，以便将活动构件210加热至足以对定影调色剂执行定影操作以使其定影至介质片材上的温度。

活动构件210的内表面涂覆有润滑剂以减少活动构件210与加热元件208之间的摩擦。在定影器组件200的许多操作后，润滑剂可被污染或者被化学地或物理地毁坏。为了补充可由于蒸发、流失等而耗尽的活动构件210的内表面上的润滑剂或润滑剂成分或它们的部分，加热装置202进一步包括润滑剂分配器400。如图2和3示出，润滑剂分配器400与靠近加热元件208的壳体206相关联。由于润滑剂分配器400紧靠加热元件208，因此，容纳在润滑剂分配器400中的润滑剂或其成分可被适当地加热。一般而言，在定影器组件200和/或其中的活动构件210的整个使用寿命期间，润滑剂分配器400在选定时间被加热元件208加热到高于定影温度，以便排放足够量的润滑剂或润滑剂成分，从而确保活动构件210的期望磨损水平。

在下文中，润滑剂分配器400被描述为在其使用寿命期间用于将润滑油、润滑剂的油成分分配到活动构件210的内表面上。但是应当理解，润滑剂分配器400可在活动构件210的使用寿命期间分配其全部的润滑剂和/或需要补充的润滑剂的任何其他成分。

图4更详细地示出润滑剂分配器400。润滑剂分配器400包括容纳润滑油430的容器405，以及用于将润滑油430从容器405递送到活动构件210的内表面的排出端口425。容器405包括第一腔室410和邻近第一腔室410设置的第二腔室420。在一个示例实施例中，第一腔室410具有比第二腔室420的空间容积大的空间容积，但应当理解，第一腔室410可以是相对于第二腔室420的不同尺寸。例如，第一腔室410可以具有基本上等于或小于第二腔室420的尺寸的尺寸。第一腔室410初始容纳润滑油430中的至少一些，诸如容纳了润滑油的大部分。容器405可容纳初始量的润滑油430来占据基本上等于或超过第一腔室410的容积的50％。除了润滑油430之外，容器405还可容纳空气。

容器405进一步包括其底部部分处的连接通道415以将第一腔室410连接到第二腔室420。连接通道415允许润滑油430在第一腔室410和第二腔室420之间流动。第二腔室420与容器405的排出端口425流体连通。具体地，排出端口425与第二腔室420的一部分流体连通，其中排出端口与第二腔室420的底部部分隔开，在第二腔室中，润滑油430可以设置成在通过连接通道415传送。在一个示例实施例中，排出端口425沿着第二腔室420的顶部部分设置。在图4和图5A-5C所示的示例实施例中，排出端口425设置为沿着容器405的较低部分但经由第二连接通道435与第二腔室420的顶部部分流体连通。排出端口425引导润滑油430使其从第二腔室420流到活动构件210的内表面。

当通过加热元件208向容器405施加热量时，润滑剂分配器400进行操作。润滑剂分配器400基于容器405中的空气和润滑油430的膨胀率和加热元件208的热施加进行操作。当向容器405施加热量时，容器405内的空气和润滑油430膨胀。加热元件208在正常操作期间，例如在定影操作期间，提供产生第一温度的热量。在示例实施例中，第一温度可约为160摄氏度。然而空气和润滑油430的膨胀率不导致润滑油430在定影操作期间从容器405排出。仅当容器405被以高于定影温度的第二温度加热时，其才导致润滑油430从润滑剂分配器400分配到活动构件210的内表面上。在示例实施例中，第二温度可为200摄氏度，但是应当理解，第二温度可以是相对于第一(定影)温度升高的许多温度中的任一个。

图5A-5C示出润滑剂分配器400分配润滑油430的操作。对于图5A，其表示在加热元件208的冷却状态期间，例如在加热元件208不产生热量期间，润滑油430大部分被容纳在第一腔室410中，而空气占据第二腔室420的空间容积。如图5B示出，为执行定影操作而将容器405加热至第一温度时，在容器405中的空气和润滑油430膨胀，从而使润滑油430移动到第二腔室420中。润滑油430保留在第二腔室420中。加热容器405至第一温度不导致润滑油430从容器405进行分配。然而，如图5C所示，当加热元件208产生了高于第一(定影)温度的第二温度的热量时，空气和润滑油430进一步膨胀，导致润滑油430通过出口425从容器405流出。从容器405分配到排出端口425的润滑油430被沉积到活动构件210的内表面上。

在从第二温度冷却容器405时，润滑油430收缩并流回到容器405中，并且空气替换了最初由所分配的润滑油430占据的体积。进一步将容器405冷却到低于第一温度的温度，润滑油430收缩基本上完全回到第一腔室410中。

在第一实例中，容器405被以升高的第二温度加热，由润滑剂分配器400分配的润滑油430的量可由下面的等式来确定

V₁＝(V_a-V_L)(T+273.15)/(293.15)+V_L[(T-20)E+1]-V_a-V_b

其中，V1表示在润滑油分配的第一实例期间分配的润滑油430的体积；Va表示第一腔室410的空间容积；Vb表示第二腔室420的空间容积；V_L表示在容器405中的润滑油430的初始体积；T表示以摄氏度为单位的第二温度；以及E表示以1/℃为单位的润滑油430的膨胀率。

在将容器405加热到升高的第二温度的第二实例期间，由润滑剂分配器400分配的润滑剂的量可以由下面的等式确定：

V₂＝(V_a-V_L+V₁’)(T+273.15)/(293.15)+(V_L-V₁’)[(T-20)E+1]-V_a-V_b，

其中，V₂表示分配的润滑油430的体积，并且V1’可以通过以下等式表示

V₁’＝V₁/[(T-20)E+1]

在润滑油分配的第一实例后，可以表明，在以第二温度T加热润滑油的每个实例n期间分配的润滑油430的量通常可以表示为下式

V_n＝(V_a-V_L+V_n-1’)(T+273.15)/(293.15)+(V_L-V_n-1’)[(T-20)E+1]-V_a-V_b

其中，V_n是在实例n期间分配的润滑油430的体积，并且

V_n-1’＝V_n-1/[(T-20)E+1]

上面的等式可用于控制在所需的每个润滑油分配操作期间从润滑剂分配器分配的润滑油的量。

第二温度的特定值可以在每次润滑油分配操作中调整，以便润滑剂分配器400分配所需量的润滑油430。在一个示例实施例中，可以通过加热元件208将润滑剂分配器400加热到基本上相同的第二温度，以用于每次润滑油分配操作。在这种情况下，由润滑剂分配器400分配的润滑油430的量随着每个后续实例增加。图6示出润滑剂分配器A和B的示例分配模式，其中润滑剂分配器A和B在每个分配操作中被以相同的第二温度加热。示例润滑剂分配器A和B的操作变量列于下表1中。

表1

如图6中的润滑剂分配器A和B的分配模式所示，分配的润滑油430的量在每个后续润滑剂分配操作中增加。在每次分配操作后，热量被消除，这样冷却容器405并使第一腔室410中的润滑油430收缩。分配的润滑油430在第一腔室410中占据的体积被空气替代，增加了第一腔室410中的空气量。空气的膨胀率比润滑油430的膨胀率大得多。其结果是，在每次后续的分配操作中存在更大的膨胀，导致从容器405分配更大的量的润滑油430。润滑油430的这种不断增加的分配模式持续，直到容器405的第一腔室410的润滑油430大部分被耗尽。关于图6，在最后一次分配操作中分配的润滑油430的减少表明容器405中的润滑油430的耗尽。

在另一示例实施例中，润滑剂分配器400被加热，以在每个润滑油分配操作期间分配基本上相等的量的润滑油430。在每个连续的润滑油分配操作期间，第二温度是变化的，并且具体而言第二温度是降低的。将在润滑油分配操作期间使用的预定系列的第二温度值可基于上面的等式确定，从而导致润滑剂分配器400在活动构件210的整个使用寿命中的每次分配操作期间分配基本上相等的量。

在成像设备100中，润滑油分配器400可通过控制器102经由加热元件208控制，以便基于定影器组件200的使用自动地分配润滑油430。图7示出在成像设备100中控制润滑剂分配器400的方法。

定影器组件200和/或成像设备100的使用可以在702处使用诸如监测打印页计数、监测支承辊204的转数等多种技术进行监测，随后在704处由控制器102判断是否将执行润滑油分配操作。例如，如果自上次润滑油分配操作起的打印页计数达到预定页计数值、自上次润滑油分配操作起的支承辊240的转数达到预定的转数等，则可以做出肯定的判断。采用操作706和708是为确保在定影操作期间不执行润滑油分配操作。

一旦判断将发生润滑油分配操作，就在710处通过控制器102识别第二温度值。如以上论述的，第二温度值对于每个润滑油分配操作可以是相同的，或者第二温度值可以根据期望分配的润滑油的量而变化。例如，在每次连续润滑油分配操作中降低第二温度值可导致润滑剂分配器400在每个操作期间分配基本上相同量的润滑油。在示例实施例中，存储器103保持第二温度值的至少一个表，其中控制器102在每次润滑油分配操作时顺序地读取第二温度值以确定在其中使用的第二温度值。在另一个实施例中，控制器102可以计算用于单次润滑油分配操作的第二温度值，例如，基于在最近的前一次润滑油分配操作中使用的第二温度值、成像设备100的一个或多个环境状况、以及定影器组件200和/或成像设备100的一个或多个操作特性中的至少一个进行计算。此后，在712处通过控制器102激活加热元件208以产生达到所识别的第二温度的热量，从而使得按需发生润滑油分配。

如提到的，控制器102可以用一个或多个处理器实现。在示例实施例中，控制器102的一个该处理器以及与其耦合的存储器可被安装和/或物理地连接到定影器组件200。处理器通常可以控制包括激活加热元件208以产生用于执行定影操作的热量和润滑剂分配操作的定影器组件200的操作。

出于说明的目的，前面已经呈现本发明的若干方法和实施例的描述。其并非旨在穷尽性的或将本发明限制于公开的精确步骤和/或形式，并且很明显的是，根据上述教导，许多修改和变型是可能的。要指出的是，本发明的范围由本文所附的权利要求定义。

Claims (15)

1.一种加热设备，包括：

壳体；

在所述壳体内的加热元件，所述加热元件用于在正常情况下以第一温度产生热量；

具有内表面和外表面的活动构件，其中所述内表面接触所述加热元件；以及

润滑剂分配器，所述润滑剂分配器与所述壳体相关联并接近所述加热元件，用于将润滑剂成分分配到所述活动构件，所述分配器包括：

容纳所述润滑剂成分的容器，以及

排出端口，当所述容器被所述加热元件以高于所述第一温度的第二温度加热时，所述排出端口用于将所述润滑剂成分从所述容器递送到所述活动构件的所述内表面。

2.根据权利要求1所述的加热设备，其中，所述容器包括：

第一腔室和邻近所述第一腔室设置的第二腔室；以及

在所述容器的底部部分处的连接通道，所述连接通道将所述第一腔室连接到所述第二腔室，所述第一腔室初始容纳所述润滑剂成分中的至少一些润滑剂成分，并且所述第二腔室与所述排出端口相关联；

其中，当所述加热元件以所述第一温度产生热量时，所述润滑剂成分流经所述连接通道并且保留在所述第二腔室中；

其中，当以所述第二温度加热所述容器时，所述润滑剂成分通过所述排出端口从所述第二腔室流到所述活动构件的所述内表面，并且

其中，当以低于所述第一温度的温度冷却所述容器时，所述润滑剂成分从所述第二腔室流回到所述第一腔室中。

3.根据权利要求2所述的加热设备，其中，所述排出端口连接到所述第二腔室的顶部部分。

4.根据权利要求2所述的加热设备，其中，所述排出端口连接到所述第二腔室在所述连接通道位置之上的位置处的部分。

5.根据权利要求2所述的加热设备，其中，所述第一腔室具有大于所述第二腔室的空间容积的空间容积。

6.根据权利要求2所述的加热设备，其中，所述第一腔室具有与所述第二腔室的空间容积基本上相等的空间容积。

7.根据权利要求2所述的加热设备，其中，所述容器容纳初始量为基本上等于或超过所述第一腔室的空间容积的50％的所述润滑剂成分。

8.根据权利要求2所述的加热设备，其中，所述容器容纳初始量为基本上等于所述第一腔室的空间容积的所述润滑剂成分。

9.一种定影器组件，包括：

传热构件，所述传热构件包括:

壳体；

在所述壳体内的加热元件，所述加热元件用于在定影操作期间以定影温度加热介质片材；

具有内表面和外表面的柔性带，其中，所述内表面接触所述加热元件；以及

润滑剂分配器，所述润滑剂分配器被定位成由所述加热元件加热，以用于将润滑油分配到所述柔性带的所述内表面，所述分配器包括：

容纳所述润滑油的容器，以及

排出端口，在所述容器被所述加热元件以高于所述定影温度的温度加热时，所述排出端口用于将所述润滑油从所述容器递送到所述柔性带的所述内表面；以及

支承构件，所述支承构件被定位成接合所述柔性带的所述外表面从而限定定影辊隙。

10.根据权利要求9所述的定影器组件，其中，所述容器包括：

第一腔室和邻近所述第一腔室设置的第二腔室；以及

在所述容器的底部部分处的连接通道，所述连接通道将所述第一腔室连接到所述第二腔室，所述第一腔室初始容纳所述润滑油并且所述第二腔室与所述排出端口相关联；

其中，当以所述定影温度加热所述容器时，所述润滑油膨胀并流经所述连接通道且保留在所述第二腔室中；

其中，当以高于所述定影温度的所述温度加热所述容器时，所述润滑油膨胀并通过所述排出端口从所述第二腔室流到所述柔性带的所述内表面，并且

其中，当以低于所述定影温度的温度冷却所述容器时，所述润滑油收缩并流回到所述第一腔室中。

11.根据权利要求10所述的定影器组件，其中，所述排出端口在沿着所述第二腔室的位置处与所述第二腔室流体连通，其中，所述位置在沿着所述第二腔室的所述连接通道的位置之上。

12.根据权利要求10所述的定影器组件，其中，所述排出端口与所述第二腔室在其顶部部分处流体连通。

13.根据权利要求10所述的定影器组件，其中，所述第二腔室的容积小于所述第一腔室的容积。

14.根据权利要求10所述的定影器组件，其中，所述润滑油的大部分初始设置在所述第一腔室中。

15.根据权利要求9所述的定影器组件，其中，高于所述定影温度的所述温度为高于所述定影温度约40摄氏度。