CN109100925A - 定影装置和图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定影装置和图像形成装置。定影装置具有定影部件、加压部件、加热源、测量部和控制部。所述加压部件在其与所述定影部件之间形成纸张通过的加压区域。所述加热源具有：主加热部，其对与纸张通过方向正交的纸张的宽度方向上的所述定影部件的中央部进行加热；和副加热部，其发热量低于该主加热部，且对所述宽度方向上的所述定影部件的两端部进行加热。所述测量部对所述定影部件的端部的温度进行测量。所述控制部根据由所述测量部所测量到的所述定影部件的端部的温度来确定所述主加热部和所述副加热部的动作时机，以使所述定影部件的中央部和两端部升温到一定温度。

Description

定影装置和图像形成装置

技术领域

本发明涉及一种将调色剂图像定影到纸张上的定影装置和具有该定影装置的图像形成装置。

背景技术

复印机、打印机等电子照相方式的图像形成装置具有定影装置，该定影装置将转印在纸张上的调色剂图像定影到纸张上。定影装置通过使纸张通过加压区域来使调色剂图像被加热及加压而定影到纸张上，其中，该加压区域形成于被加热的定影部件与加压部件之间。

定影部件具有铝制或者铁制的薄壁管、和设置于薄壁管的外周面的PFA或PTFE的涂层。通过设置涂层来防止调色剂附着于定影部件以及定影部件带电。另外，定影部件具有与纸张通过方向正交的纸张的宽度方向上的中央部的外径小于两端部的外径的倒曲面形状，以使纸张上不会产生褶皱。在定影装置上还设置有分离爪，该分离爪以一定的载荷与定影部件接触，来将纸张从定影部件分离。分离爪例如通过在聚酰亚胺树脂上形成PFA涂层的方式来形成。

为了伴随着近年来的节能化而降低定影装置的耗电量，推行使用低熔点调色剂、减少定影部件的热容量等对策。作为减少定影部件的热容量的具体方法，例举了定影部件的小径化、薄壁化。另外，作为加热定影部件的热源，一般使用价格低廉的卤素加热器。对应于图像形成装置的高速化，有时也使用多个加热器。多个加热器一般由加热宽度方向上的中央部的主加热器和加热宽度方向上的两端部的副加热器构成。考虑到连续打印时的定影性，而使主加热器的耗电量高于副加热器的耗电量。

在使用多个加热器的情况下，若使该多个加热器同时亮灯，则冲击电流增大，因此，使两个加热器隔着时间差来亮灯。一般而言，在使副加热器亮灯后，在加热器的亮灯时间的一个周期(在50H的情况下为200ms)之后，使主加热器亮灯。但是，如果按这个时间点使两个加热器亮灯的话，主加热器的电力大于副加热器的电力，因此使中央部升温到可定影温度为止的时间短于两端部升温到可定影温度为止的时间。于是，到两端部升温到可定影温度而使定影部件在宽度方向上变为均匀的温度为止，需要使定影动作待机。在待机过程中，为了将中央部维持在可定影温度，而以一定的比例使主加热器亮灯、灭灯。但存在在该待机过程中的主加热器的亮灯和灭灯上消耗不必要的电力的问题。

有如下一种定影装置，即该定影装置构成为使多个发热源内、耗电量较少的发热源先动作。另外，有如下一种定影装置，即该定影装置构成为具有冲击电流较低的第一加热器、和冲击电流较多且温度开始上升较快的第二加热器，其使第一加热器先动作。

在这种定影装置中，虽然能够抑制冲击电流的增大，但是并未考虑到由定影部件的中央部和两端部的升温时间差所引起的温度不均匀性和耗电量的增大。

发明内容

因此，本发明考虑到上述情况，其目的在于，提供一种定影装置和图像形成装置，其不会发生消耗不必要的电力的情况，能够使定影部件的温度均匀化。

本发明的一技术方案所涉及的定影装置具有定影部件、加压部件、加热源、测量部和控制部。所述加压部件在其与所述定影部件之间形成纸张通过的加压区域。所述加热源具有：主加热部，其对与纸张通过方向正交的纸张的宽度方向上的所述定影部件的中央部进行加热；和副加热部，其发热量低于该主加热部，且对所述宽度方向上的所述定影部件的两端部进行加热。所述测量部对所述定影部件的端部的温度进行测量。所述控制部根据由所述测量部所测量到的所述定影部件的端部的温度来确定所述主加热部和所述副加热部的动作时机，以使所述定影部件的中央部和两端部升温到一定温度。

本发明的一技术方案所涉及的图像形成装置具有图像形成部和上述所记载的定影装置。所述图像形成部将调色剂图像形成在纸张上。所述定影装置将由所述图像形成部形成的调色剂图像定影在纸张上。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的一实施方式所涉及的打印机的整体结构的主视图。

图2是表示本发明的一实施方式所涉及的打印机的控制部的框图。

图3是表示本发明的一实施方式所涉及的定影装置的剖视图。

图4是表示本发明的一实施方式所涉及的定影装置的剖视图。

图5是表示在本发明的一实施方式所涉及的定影装置中、宽度方向上的主加热器和副加热器的发热量的图表。

图6是表示在本发明的一实施方式所涉及的定影装置中、端部温度和延迟时间之间的关系的表。

图7是表示本发明的一实施方式所涉及的定影装置中的定影动作的流程图。

图8是表示在本发明的一实施方式所涉及的定影装置中、定影辊和加压辊的宽度方向上的温度分布的图表。

具体实施方式

下面，边参照附图边对本发明的一实施方式所涉及的图像形成装置和定影装置进行说明。

首先，使用图1和图2对作为图像形成装置的打印机1的整体结构进行说明。图1是示意性地表示本发明的一实施方式所涉及的打印机的内部结构的主视图，图2是控制部的框图。在下面的说明中，以图1的纸面近身侧为打印机1的正面侧(前侧)，左右朝向以从正面观察打印机时的方向为基准。此外，被标注在各图中的箭头Fr、Rr、L、R分别表示打印机1的前侧、后侧、左侧、右侧。

如图1所示，在打印机1的装置主体1a中具有供纸盒3、供纸装置5、图像形成部7、定影装置9、排出装置11和排出盘13，其中，供纸盒3用于收装纸张S；供纸装置5从供纸盒3供给纸张S；图像形成部7将调色剂图像形成于纸张S；定影装置9将调色剂图像定影在纸张S上；排出装置11排出定影有调色剂图像的纸张S。另外，在装置主体1a形成有纸张S的输送路径15，该输送路径15从供纸装置5经过图像形成部7和定影装置9朝向排出装置11。在输送路径15上，于供纸装置5与图像形成部7之间设置有纸张检测传感器17和对位辊对19。如图2所示，打印机1具有控制部21，该控制部21与供纸盒3、供纸装置5、图像形成部7、定影装置9、排出装置11、纸张检测传感器17及对位辊对19(在图2中图示被省略)分别电连接。

控制部21控制供纸装置5、图像形成部7、定影装置9和排出装置11来进行下面的图像形成动作。供纸装置5在接收到打印开始信号后，将纸张S从供纸盒3送出到输送路径15。在纸张检测传感器17检测到纸张S而发出二次供纸开始信号之后，对位辊对19对纸张S的歪斜进行校正并将之送出到图像形成部7。图像形成部7在纸张S上形成调色剂图像，并且将纸张S送出到定影装置9。定影装置9在将调色剂图像定影在纸张S上之后，将纸张S送出到排出装置11。排出装置11将被定影有调色剂图像的纸张S排出到排出盘13上。

接着，参照图3和图4对定影装置9进行说明。图3是表示定影装置的剖视图，图4是示意性地表示定影装置的剖视图。

如图3所示，定影装置9具有：作为定影部件的定影辊31；作为加压部件的加压辊33，其与定影辊31之间形成加压区域N；加热源35，其对定影辊31进行加热；和作为测量部的温度传感器37，其对定影辊31的温度进行测量。

定影辊31呈倒曲面形状，在与纸张通过方向正交的纸张的宽度方向上，定影辊31的中央部的外径小于两端部的外径，且具有：圆筒状的芯棒31a；和离型层31b，其经由粘接层而设置于芯棒31a的外周面。作为一例，芯棒31a由外径30mm、厚度0.6mm的铝形成。作为一例，离型层31b由PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)形成。定影辊31以芯棒31a为中心可旋转地被支承。

加压辊33具有：旋转轴33a；弹性层33b，其设置于旋转轴33a的外周面；和离型层33c，其经由粘接层设置于弹性层33b的外周面。作为一例，旋转轴33a由直径23mm的芯棒形成。作为一例，弹性层33b由厚度6mm的硅橡胶形成。作为一例，离型层33c由PFA管形成。

加压辊33以旋转轴33a为中心可旋转地被支承。再者，加压辊33被从下方推压于定影辊31，在两个辊子31、33之间形成加压区域N。通过使纸张S通过该加压区域N，调色剂图像被定影到纸张S上。

参照图3、图4还有图5对加热源35进行说明。图5是表示主加热器和副加热器的发热量的图表。图表的纵轴表示发热量，横轴表示定影辊在宽度方向上的位置。

如图3和图4所示，加热源35具有：作为主加热部的主加热器41，其对定影辊31的宽度方向上的中央部R1进行加热；和作为副加热部的副加热器43，其对定影辊31的宽度方向上的两端部R2进行加热。主加热器41是发热量600W的卤素加热器，副加热器43是发热量低于主加热器41的、400W的卤素加热器。考虑到连续打印时的定影性，而使主加热器41的发热量高于副加热器43的发热量。

如图4所示，主加热器41在宽度方向上的中央部R1配置有灯丝，副加热器43在宽度方向上的两端部R2配置有灯丝。通过这样的灯丝配置，如图5所示，主加热器41在宽度方向上的中央部R1出现发热量的高峰，而在宽度方向上的两端部R2，发热量则变少。另一方面，副加热器43在宽度方向上的两端部R2出现发热量的高峰，而在宽度方向上的中央部R1，发热量则变少。

主加热器41和副加热器43以主加热器41为输送方向的上游侧且副加热器43为输送方向的下游侧的方式沿输送方向排列，且配置于定影辊31的中空部。当电压被施加给主加热器41和副加热器43时，两个加热器41、43亮灯，对定影辊31的内周面放射辐射热，来对定影辊31进行加热。详细而言，主加热器41主要对定影辊31的宽度方向上的中央部R1进行加热，副加热器43主要对定影辊31的宽度方向上的两端部R2进行加热。

再次参照图3和图4，温度传感器37具有：中央部传感器47，其对定影辊31的宽度方向上的中央部R1的温度(中央部温度)进行测量；和端部传感器49，其对定影辊31的宽度方向上的一方的端部R2的温度(端部温度)进行测量。作为中央部传感器47，可以使用非接触式热敏电阻。作为端部传感器49，可以使用接触式热敏电阻。端部传感器49在纸张S的纸张通过宽度的宽度方向的外侧的非纸张通过区域与定影辊31接触。如图2所示，中央部传感器47和端部传感器49与控制部21电连接，并将各自所测量到的表示中央部温度的数据和表示端部温度的数据输出给控制部21。

参照图6和图7对具有上述结构的定影装置9的动作进行说明。图6是表示端部温度和延迟时间的关系的表，图7是表示定影装置的动作的流程图。

首先，对延迟时间进行说明。在定影辊31的中央部温度与端部温度相同的情况下，如前所述，主加热器41的发热量高于副加热器43的发热量，因此，当使两个加热器41、43同时亮灯时，中央部的达到可定影温度(作为一例，为180℃)为止的升温时间短于两端部的达到可定影温度(作为一例，为180℃)为止的升温时间。因此，端部温度达到可定影温度为止需要使定影动作待机与升温时间差相对应的时间。当将该升温时间差作为延迟时间时，在使副加热器43亮灯之后，在仅经过延迟时间之后使主加热器41亮灯，由此使中央部温度和端部温度基本上同时达到可定影温度。

图6是表示在定影辊31的中央部温度和端部温度相同的情况下的、端部温度和延迟时间的关系的一例的表。在端部温度低于35℃的情况下，延迟时间为4秒。即，在端部温度较低的情况下，端部温度升温到可定影温度为止需要较长的时间，因此，延迟时间也会变长。端部温度越高，延迟时间越短。此外，在端部温度在150℃以上的情况下，基本上为可定影温度，因此，即使不设置延迟时间而使主加热器41先亮灯，也不会产生升温时间差。

接着，参照图7对定影装置9的动作进行说明。当打印信号被输入后，首先，在步骤S1中，由端部传感器49所测量到的表示端部温度的数据被发送给控制部21，控制部21对端部温度是否在150℃以上进行判定。在步骤S1中，当判定为端部温度在150℃以上时，如前所述，判断为端部温度基本上为可定影温度，不需要设置延迟时间。然后，进入到步骤S2，在使主加热器41亮灯之后，进入到步骤S3，在经过规定的时间(例如200ms)之后使副加热器43亮灯。

另一方面，在步骤S1中，当判定为端部温度低于150℃时，进入到步骤S4。在步骤S4中，控制部21对端部温度是否在80℃以上进行判定。在步骤S4中，当判定为端部温度在80℃以上时，进入到步骤S5，根据图7所示的表，控制部21将延迟时间设定为0.2秒。

然后，进入到步骤S6，在使副加热器43亮灯之后，进入到步骤S7，在经过所设定的延迟时间0.2秒之后使主加热器41亮灯。

在步骤S4中，当判定为端部温度低于80℃时，进入到步骤S8，控制部21对端部温度是否在50℃以上进行判定。在步骤S8中，当判定为端部温度在50℃以上时，进入到步骤S9，根据图7所示的表，控制部21将延迟时间设定为1秒。然后，进入到步骤S6，在使副加热器43亮灯之后，进入到步骤S7，在所设定的延迟时间1秒之后使主加热器41亮灯。

在步骤S8中，当判定为端部温度低于50℃时，进入到步骤S10，控制部21对端部温度是否在35℃以上进行判定。在步骤S11中，当判定为端部温度在35℃以上时，进入到步骤S11，根据图7所示的表，控制部21将延迟时间设定为2秒。然后，进入到步骤S6，在使副加热器43亮灯之后，进入到步骤S7，在所设定的延迟时间2秒之后使主加热器41亮灯。

在步骤S10中，当判定为端部温度低于35℃时，进入到步骤S12，根据图7所示的表，控制部21将延迟时间设定为4秒。然后，进入到步骤S6，在使副加热器43亮灯之后，进入到步骤S7，在所设定的延迟时间4秒之后使主加热器41亮灯。

作为一例，在端部温度低于35℃的情况下，在使副加热器43亮灯之后，经过4秒之后使主加热器41亮灯。于是，在12秒之后，中央部温度和端部温度基本上同时达到可定影温度。此时的温度分布被表示在图8的图表中。图表的纵轴表示温度，横轴表示定影辊的宽度方向上的位置。实线表示定影辊的温度，虚线表示加压辊的温度。

如图表所示，定影辊31的中央部和端部均匀地升温到大致180℃，与定影辊31接触而被加热的加压辊33的温度也在宽度方向上变为基本上相同的110～120℃。

如上述说明所示，根据本发明的定影装置9，定影辊31的端部的升温速度在执行定影动作时被限制，因此，对应于端部的温度来确定主加热器41和副加热器43的动作时机，从而使中央部和两端部基本上同时升温到一定的温度(可定影温度)。因此，在两端部通过副加热器43而升温到可定影温度之前，不会产生用于使主加热器41亮灯、灭灯的电力。

具体而言，在端部温度低于可定影温度的情况下，在使副加热器43亮灯之后使主加热器41亮灯，由此能够使端部和中央部同时升温到可定影温度。再者，由于端部温度越低，延迟时间越长，因此，能够根据定影装置9的使用环境来适当地对定影辊31进行加热。另外，能够对应于中央部和两端部同时达到可定影温度的时机来控制打印时机，因此，能够提供一种可无压力地使用的定影装置9。

另外，由于能够使主加热器41和副加热器43错开时间亮灯，因此，能够防止冲击电流的增大。

另外，如前所述，定影辊31具有倒曲面形状，因此，定影辊的旋转方向上的端部的加压区域的长度比定影辊的旋转方向上的中央部的加压区域的长度长。因此，在定影辊31以一定的发热量被加热的情况下，端部的定影性(将调色剂加热而使之定影于纸张的性能)高于中央部的定影性。所以，即使在端部温度较低的情况下，也不会使延迟时间过长，而能够使温度均匀化。

在本实施方式中，根据图7的表来设定延迟时间，但是，也可以根据所测量到的端部温度，通过计算式来求得延迟时间。作为一例，当定影辊31的中央部的升温速度(ΔTc)为20℃/秒、定影辊31的端部的升温速度(ΔTe)为10℃/秒、中央部的可定影温度(Tc)为180℃、端部的可定影温度(Te)为150℃时，从所测量到的端部温度(Tx)为50℃的状态开始打印动作的情况下的延迟时间(Dt)如下得出。

延迟时间(Dt)＝(端部可定影温度(Te)－所测量到的端部温度(Tx))/端部升温速度(ΔTe)－(中央部可定影温度(Tc)－所测量到的端部温度(Tx))/中央部的升温速度(ΔTc)＝(150-50)/10-(180-50)/20＝3.5(秒)

另外，使用了卤素加热器作为加热源35的主加热器41和副加热器43，但是，也可以使用IH加热器作为加热源35。在这种情况下，能够独立地对定影辊31的中央部和两端部进行加热，而且将中央部的发热量设定为大于两端部的发热量。

Claims (6)

1.一种定影装置，其特征在于，

具有定影部件、加压部件、加热源、测量部和控制部，其中，

所述加压部件在其与所述定影部件之间形成纸张通过的加压区域，

所述加热源具有：主加热部，其对与纸张通过方向正交的纸张的宽度方向上的所述定影部件的中央部进行加热；和副加热部，其发热量低于该主加热部，且对所述宽度方向上的所述定影部件的两端部进行加热，

所述测量部对所述定影部件的端部的温度进行测量，

所述控制部根据由所述测量部所测量到的所述定影部件的端部的温度来确定所述主加热部和所述副加热部的动作时机，以使所述定影部件的中央部和两端部升温到一定温度。

2.根据权利要求1所述的定影装置，其特征在于，

在由所述测量部所测量到的所述定影部件的端部的温度在规定温度以下的情况下，所述控制部使所述主加热部的动作时机延迟于所述副加热部的动作时机。

3.根据权利要求2所述的定影装置，其特征在于，

由所述测量部所测量到的所述定影部件的端部的温度越低，所述主加热部的延迟时间越长。

4.根据权利要求2所述的定影装置，其特征在于，

当所述定影部件的中央部的升温速度为ΔTc(℃/s)、所述定影部件的两端部的升温速度为ΔTe(℃/s)、所述定影部件的中央部的可定影温度为Tc(℃)、所述定影部件的两端部的可定影温度为Te(℃)、由所述测量部所测量到的所述定影部件的端部的温度为Tx(℃)时，

所述主加热部的延迟时间Dt(s)为

Dt(s)＝(Te-Tx)/ΔTe－(Tc－Tx)/ΔTc。

5.根据权利要求1或2所述的定影装置，其特征在于，

所述定影部件为所述中央部的外径小于所述两端部的外径的倒曲面形状的定影辊。

6.一种图像形成装置，其特征在于，

具有：

图像形成部，其将调色剂图像形成在纸张上；和

权利要求1～5中任一项所述的定影装置，其将由所述图像形成部形成的调色剂图像定影在纸张上。