CN1174293C - 定影装置 - Google Patents

Abstract

本发明的定影装置，包括：一个玻璃空心辊；一个形成在该玻璃空心辊外表面上、由导热材料镍制成的金属层；设置在该玻璃空心辊中，用于在该玻璃空心辊上产生涡流的磁场产生装置；一个将高频电流施加给该磁场产生装置的电源；和一个以规定的辊隙宽度与该玻璃空心辊保持接触的压力辊。这样，在加热辊表面上产生均匀温度分布，提供高能量效率，并对任何尺寸的纸张均呈现满意定影特性的定影装置。

Description

定影装置

技术领域

本发明涉及安装在成像设备，例如静电复印机、激光打印机等中的，用于加热调色剂图像，并将其定影在纸上的定影装置。

背景技术

在装于静电复印机、激光打印机等成像设备中的定影装置上，通常用卤素灯作为加热源。卤素灯安装在一个空心金属辊中，当卤素灯点亮时，该金属辊被来自内部的热加热。当一张带有未定影调色剂图像的纸被导入形成在该加热金属辊与一个以规定压力抵靠该金属辊的压力辊之间的辊隙时，纸上的调色剂被溶化并定影在该纸上。

但是，现有的定影装置用灯作加热源，其热效率被限制在70％。另外，当金属辊被其内装的一个灯加热时，为了保持用于定影操作的该金属辊表面的状态，必须使该金属辊内部的温度维持在高于该金属辊表面的温度。这样造成的缺点是能量被大量损失。再有，就是需要长时间加热该金属辊的内部，以使该金属辊表面达到可使调色剂图像定影的温度。这个长时间是阻碍直到成像设备处于可使状态之前的所谓上升时间缩短的因素。

为解决这些问题，在日本公开的待审查专利申请07-295414中提出了一种定影装置。这种定影装置用感应加热法，在金属材料构成的加热辊表面产生涡流，并通过该加热辊自身的电阻和产生的涡流，直接加热该加热辊的表面。但是，在该定影装置的这种感应加热法中，加热辊只能由磁性材料组成，因此其导热率不高，且沿该加热辊的轴向，加热辊表面上的温度变得不均匀。结果产生了一些问题：不能保持均匀的定影特性，不能产生满意的定影，以及该加热辊会被调色剂薄层覆盖。

另外，由于导热率低会引起下述的问题，即得到的定影特性依被定影纸张的大小而不同。就是说，在使用该加热辊整个纵向的较大尺寸的纸张，与只使用该加热辊纵向一部分的较小尺寸纸张之间，产生了温度分布沿该加热辊的纵向变得不均匀的问题。

此外，在日本公开的待审查专利申请08-76620中提出了一种感应加热式定影装置。这种感应加热式定影装置用一个磁场产生装置加热一个导热膜，并将调色剂图像定影在与该导热膜紧密贴合的记录介质上。就是说，通过在磁场产生装置与加热辊之间插入一个带而形成一个辊隙，位于记录介质上的调色剂图像穿过这个辊隙被加热，并被定影在该记录介质上。这个定影装置中的问题是，当磁场发生装置与作为加热元件的带保持接触时，带上产生的热量会传给该磁场产生装置，并使传给该记录介质的热量减少。再一个问题是，如果热量传递给磁场产生装置，就会引起线圈的铁损，并使加热效率下降。

当小于该辊隙宽度的纸穿过该辊隙时，在该通过部分与未通过部分之间会产生温差，并带来下述问题，即这个温差会造成温度滞后，并影响下一张记录介质的定影，且使图像不能均匀定影。

发明内容

本发明的目的是提供一种能在加热辊表面上产生均匀温度分布，提供高能量效率，并对任何尺寸的纸张均呈现满意定影特性的定影装置。

本发明的另一个目的是提供一种能无浪费地利用感应加热产生的热量，并在该间隙部分产生均匀温度的定影装置。

根据本发明提供的定影装置包括，一个玻璃空心辊；一个由形成在该空心辊外表面上的导热材料镍构成的金属层；设置在该空心辊中用于在该空心辊上产生涡流的磁场产生装置；一个给该磁场产生装置提供高频电流的电源；和一个在规定的辊隙宽度上与该空心辊保持接触的压力辊。

还包括在从该空心辊和该压力辊的辊隙部分沿该空心辊转动方向的下游处与该空心辊表面保持接触的表面温度均匀装置，用以使该空心辊的表面温度均匀一致。磁场产生装置包括：一个铁氧体磁芯，及一个由铜线制成并绕该铁氧体磁芯缠绕的绞合线。磁场产生装置设置在与由该空心辊和该压力辊形成的辊隙部分相对的位置。磁场产生装置设置在与沿着该空心辊的转动方向，从该空心辊与该压力辊形成的辊隙部分偏移到上游侧的位置相对的位置上。表面温度均匀装置包含用高导热体形成的辊，并经规定的辊隙宽度与该空心辊接触。

另外，根据本发明的定影装置包括，一个由第一金属构成的第一空心辊；一个与第一辊贴合，且由与第一金属不同的第二金属构成的第二辊；一个设置在该第一空心辊内，并沿该第一和第二辊的轴向伸展的线圈；用于有选择地切换，并将第一频率电流和不同于该第一频率电流的第二频率电流施加给该线圈的电流施加装置；以及一个在规定的辊隙宽度上与该第二辊接触的第三辊。

此外，根据本发明提供的定影装置包括，一个由导热材料构成的加热带；一对绕有该加热带的带张紧辊，一个经规定的辊隙部分压靠该加热带的压力辊；在与该带背面相对且经一规定间隙与该加热带的辊隙部分相当的位置处设置的用于在该加热带表面产生涡流的磁场产生装置；以及给该磁场产生装置施加高频电流的电源。

附图说明

图1是本发明第一实施例中定影装置的示意剖视图。

图2是图1所示定影装置的加热辊的示意剖示图。

图3是图1所示定影装置中磁场产生装置的示意剖视图。

图4是本发明第二实施例中定影装置的示意剖视图。

图5是表示本发明第三实施例中磁场产生装置与加热辊位置关系的局部透视图。

图6是本发明第四实施例中定影装置的示意剖视图。

图7是本发明第五实施例中定影装置的示意剖视图。

图8是本发明第六实施例中定影装置的示意剖视图。

图9是本发明第七实施例中定影装置的示意剖视图。

图10是本发明第八实施例中定影装置的示意剖视图。

图11是本发明第九实施例中定影装置的示意剖视图。

图12是用于说明图11中所示定影装置定影部分结构的局部剖视图。

图13是当一个空气层形成在本发明的第九实施例中的定影带与磁场产生装置之间时，以及当热绝缘材料被设置在该定影带与该磁场发生装置之间时的热分析结果的曲线图。

图14是本发明第十实施例中定影装置的示意剖视图。

图15是本发明第十一实施例中定影装置的示意剖视图。

图16是本发明第十二实施例中定影装置的示意剖视图。

图17是本发明第十三实施例中定影装置的示意剖视图。

图18是本发明第十四实施例中定影装置的示意剖视图。

图19是本发明第十五实施例中定影装置的示意剖视图。

图20是用于说明图19中所示定影装置定影部分结构的局部剖视图。

优选实施例的详细说明

下面结合附图说明本发明的第一实施例。

图1中示出了定影装置1整体结构的示意剖视图。定影装置1包括直径例如为30mm的加热辊2和直径例如为30mm的压力辊3，以上两辊以规定的辊隙宽度彼此压靠，当带有调色剂图像的纸穿过加热辊2与压力辊3之间时，该纸上的调色剂图像被加热加压，因而该调色剂图像被定影在该纸上。加热辊2被驱动电机4a驱动转动。也就是说来自驱动电机4a的驱动力经由齿轮组成的传递机构4b传给安装在加热辊2的同一轴上的齿轮2a，而使加热辊2沿图中箭头方向被驱动转动。当该驱动力经驱动传递机构4c和4d传给装在该压力辊3的同一轴上的齿轮3a时，该压力辊3以与该加热辊2相同的圆周速度沿箭头所示方向转动。

围绕加热辊2，一个分离爪5a、一个清洁装置6、一个热敏电阻7和一个油辊8依次与加热辊2的外表面接触。分离爪5a设置在沿转动方向自加热辊2和压力辊3的辊隙部分开始的下游侧，用以分离带有已定影图像的纸。清洁装置6清除沾到加热辊2上的未定影调色剂、纸粉等。热敏电阻7检测加热辊2表面上的温度。油辊8将油施加到加热辊2的表面，以防调色剂转印到加热辊2的表面上。

带有被定影装置1定影图像的纸被加热辊2和压力辊3的转动送到该下游，并被纸释放辊9a和9b排到成像设备的主体之外。加热辊2被上盒10a包围，压力辊3被下盒10b包围，这样可避免热量散失到定影装置之外，从而保障定影所需的温度环境。

下面结合图2说明第一实施例中的一对定影辊。辊热辊2包括由1mm厚的导热材料(例如，铁)构成的空心辊31，和由形成在空心辊31表面上的高导热体构成的金属层32。在这个实施例中，用铜作高导热体。分离层33设在金属层32的外表面，用于避免调色剂的粘结。在这个实施例中，200μm厚的金属层32由涂覆在空心辊31上的铜构成。当用蒸镀法或喷镀法形成该金属层32时，可制成厚度更薄的金属层32。

该加热辊2在规定的辊隙宽度上保持与该压力辊3接触。压力辊3具有下述的结构，即围绕金属制成的芯覆盖硅橡胶、含氟橡胶等。

在加热辊2的空心辊31的外侧，设有作为加热装置的磁场产生装置14。该磁场产生装置14设置在该空心辊31中与加热辊2和压力辊3的辊隙部分相对的位置上。该磁场产生装置14的形状如图3所示。磁场产生装置14由缠绕铜线构成，该铜线由沿一个方向多次缠绕在一个具有高导磁率的铁氧体磁芯21上而形成一个线圈20的绞合线组成。当来自电源(未示出)的高频电流施加到磁场产生装置14时，产生磁通，该磁通被铁氧磁芯21集中到加热辊2和压力辊3的辊隙部分附近。这时，在加热辊2上产生涡流，由该涡流和加热辊2自身的电阻产生焦耳热。在这个实施例中，加到磁场产生装置21线圈部分20的10KHz、800W的高频电流加热该加热辊。通过根据设在加热辊2表面上热敏电阻7的检测结果，间断在施加高频电流，加热辊2的表面温度控制在180℃。为了均匀地加热该加热辊2的表面，在本实施例中，当复印机主体处在准备就绪状态时，加热辊2和压力辊3被转动。

适用于本系统的通过施加高频电流产生涡流的加热系统具有高于现行系统80％的热效率。另外，由于需定影操作的部分可被单独地集中加热，因此可提供一个能快速升温的高效定影装置。当如本实施例结构的加热辊2被焦耳热局部加热时，在线圈的纵向上易产生不均匀的加热。但是，在本实施例中，焦耳热产生在由导体铁构成的空心辊31上。因此，这里产生的热被扩散并传到围绕该空心辊31而形成的高导热金属层32上，因此，当热量到达加热辊表面时，该热量分布是均匀的。所以，本实施例的定影装置具有良好的热效率，不会产生不均匀的表面温度，且总是提供优良的定影特性。

下面将说明本发明的第二实施例。在第二实施例中。在第二实施例中，改变了第一实施例中加热辊的结构。定影装置的其它结构与第一实施例相同，因此略去对它们的说明。图4表示第二实施例中加热辊2的纵向剖视图。在第二实施例中，加热辊2包含多个不同轴向长度的磁辊。也就是说，铁制空心辊41被安装在铜制空心辊40的外侧，并使它们的轴向中心彼此一致。空心辊40轴向长210mm(等于A4纸的横向长度)、厚1mm。空心辊41的横向长310mm(比A4纸的纵向长度或A3纸的横向长度略长)、厚1mm。分离层42涂覆在空心辊41的外表面，以避免调色剂粘结到辊41上。

在加热辊2空心部分里面设置作为加热装置的磁场产生装置44。磁场产生装置44设置在与加热辊2和压力辊3的辊隙部分相对的位置。该磁场产生装置44的结构与已结合图2说明的第一实施例中的磁场发生装置相同，因此，这里不再予以说明。该磁场产生装置44与作为电源的高频电流发生器45相连。高频电流发生器45至少可给磁场产生装置44施加两种高频电流。当给磁场产生装置44施加高频电流时，产生磁通，加热辊2上产生的涡流和加热辊2自身的电阻使加热辊2被加热。另外，在与铜制室空心辊40和铁制空心辊41彼此重叠的部分(最好是空心辊40和41的纵向中心部分)对应的该加热辊2的表面部分，设置一个用于检测加热辊2表面温度的热敏电阻43。

高频电流发生器45产生两个高频电流：10KHz、800W的第一高频电流或20KHz、800W的第二高频电流。这两种电流根据纸张尺寸分别施加给磁场产生装置44。

当送入定影装置的纸是横A4或竖A3时，由于该定影是在与纸接触的加热辊2的整个轴向进行，所以需要加热该加热辊2的整个轴向。这时，控制装置(未示出)使来自高频电流发生器45的10Khz的第一电流施加到磁场产生装置44上。在这种情况下，由于导磁率不同，铜上无涡流产生，而铁上有涡流产生。也就是说，当施加第一电流时，只有加热辊2的空心辊41被加热。这样，整个横A4/竖A3纸被加热，调色剂图像可被定影在该纸上。当加热辊2被涡流局部加热时(只加热该辊隙部分)，在纵向的端部该温度易变得不均匀。但是在这个实施例中，由于铁制空心辊41的长度稍长于可定影纸的最大尺寸，因此即使加热辊2纵向端的温度变得不均匀，也不会对图像定影产生不利影响。

另一方面，当纸是竖A4时，控制装置(未示出)使高频电流发生器45的20KHz的第二电流加到磁场产生装置44上。在这种情况下，由于导磁率不同，铁上无涡流产生，而铜上有涡流产生。也就是说，当施加第二电流时，只有加热辊2的铜制空心辊40被加热。这样，只有与竖A4尺寸相等的加热辊2部分被加热。当加热辊2被如上所述地局部加热时，在纵向端的温度变得不均匀。但是，当加热铜制空心辊40时，在空心辊40表面上产生的热量经设置在铜制空心辊40外侧的铁制空心辊41传递给加热辊2。因此即使当铜制空心辊40纵向端的温度变不均匀时，这个不均匀的温度也会被铁制空心辊41吸收。因此，即使铜制空心辊40的纵向长度与被定影纸的尺寸一致(例如，在使用竖A4纸时为210mm)，也可避免由于温度不均匀引起的不适当的定影。也就是说，为了避免由磁性辊局部加热产生的温度不均匀的影响，设置在外侧的辊必须大于目标纸尺寸(最大尺寸)，而设置在内侧的辊可与目标纸尺寸一样长。

通过根据设在加热辊2表面上的热敏电阻43的检测结果间断地关断/接通该高频电流，加热辊2的表面温度被控制在180℃。为了均匀地加热该加热辊2的表面，在本实施例中，当复印机处于准备就绪状态时，加热辊2和压力辊3被转动。

在上述结构的第二实施例的定影装置中，可根据被定影纸的大小改变加热辊2表面的加热面积。这样可不必总是像以往那样加热定影辊的整个轴向，因此可避免浪费能源。在上述第二实施例中，加热辊由使用长度等于两种纸尺寸，且使用两种具有不同导磁率材料的辊组成。但是为了获得上述效果，加热辊不限于上述结构。例如，在加热辊2的上述结构中，铜制空心辊40的长度可与竖B5的尺寸相符，而铁制空心辊41的长度可与竖B5的尺寸相符，此外，还可给加热辊2再安装一个具有不同导磁率材料的辊，使得能从高频电流发生器45产生3种高频电流，同时能有选择地加热与3种纸尺寸对应的该加热辊部分。

此外，在上述第二实施例中，虽然铜制短空心辊40设置在内侧，铁制较长的空心辊41设置在外侧，但这些辊的内外侧位置是可改变的。这样，在加热辊2的表面会产生一个下降的平面部分，但如果分离层42形成在空心辊41上，而不形成下降平面部分，就不会产生问题。

此外，铜空心辊40可以以其延长的长度设置在外侧，而铁空心辊41以其短的长度设在内侧。在这种情况下，如果该铜空心辊的长度略长于可被定影的最大尺寸，而该铁空心辊的长度保持与目标纸尺寸一致，则可避免在端部产生的温度不均匀的影响。

下面结合图5说明本发明的第三实施例。在第三实施例中，第一和第二实施例的加热辊2中设置的磁场产生装置54的纵向长度比该加热辊2的纵向长度稍长。也就是说，该磁场产生装置54的两端从加热辊2的两端伸出(图5中只示出一端)。该磁场产生装置54的结构是，构成绞合线的直径为0.5mm铜线以沿一个方向若干匝的方式缠绕成圆形线圈52。加热辊2、压力辊3和其它部件的结构与第一和第二实施例中所述的适用结构相同。

磁场产生装置54的铜线在其两端部折回并以圈形缠绕在一个铁氧体磁芯53上。在该折回端，铜线缠绕得比其它部分紧密，当给该线圈加电源时，磁场产生装置两端产生的磁通密度比其它部分高。这样，与磁场产生装置54这些端部相对部分的表面温度就变得比其它部分高。

根据第三实施例，由于磁场产生装置的两端从加热辊2的两端伸出，故在加热辊2表面的轴向上不产生温差。第三实施例中所见到的结构也适用于在第一和第二实施例中已说明的定影装置，并可得到相同的效果。

如在第一至第三实施例中所述的，本发明的定影装置的能量损失小，由于热效率高，因此达到图像可定影温度所需的升温时间变短，同时只有用于定影的部分被加热。

另外，由于能在需定影部分和不需定影部分中进行选择加热，故尤其在小尺寸纸的定影中可减少能量损失，并避免在定影辊的轴向产生不均匀的温度。

下面结合图6说明本发明的第四实施例。

加热辊12通过在空心筒基底材料111上叠加隔热层112和导电层113而构成。磁场产生装置114设置在空心基底材料111内，并靠近辊隙与压力辊113相对。该磁场产生装置114的结构与第一实施例相同，因此省去对它的说明。

基底材料111由玻璃组成。100μm厚的聚酰亚胺层形成在玻璃基底材料111上，作为隔热层112，40μm厚的镍层形成在层112外侧，作为导电层113。

当高频电流加到磁场产生装置114的线圈上时，铁氧体磁芯产生的磁通集中在定影辊隙部分附近，以在加热辊12的导电层113上产生涡流，并产生焦耳热。其结果是，加热辊12表面的温度上升，而使带有调色剂图像的纸P被加热，并使该调色剂图像定影在纸P上。根据设在加热辊12表面上的热敏电阻的检测结果，通过间断地施加来自高频振荡器117的高频电流，使加热辊12的表面温度控制到180℃。

当用这个装置作定影装置时，至少在加热辊12和其表面上具有硅橡胶层的压力辊13的辊隙部分能被充分加热。换句话说，如果该辊隙部分的宽度变得与作为加热装置的磁场产生装置114的宽度一致，就可进行有效地加热。但是，实际上辊隙只有6mm宽，而磁场产生装置114的宽度大于该辊隙部分。因此，为了有效地利用产生的焦耳热，在这个实施例中，磁场产生装置114应这样设置，以便加热该辊隙部分和其上游侧，而不加热该辊隙部分的下游侧。

适用于这个系统的通过施加高频电流产生涡流的加热系统具有大于80％的热效率，即该热效率高于普通系统。另外，当能够只对定影操作所需部分进行集中加热时，可加快升温时间，并提供高效的定影装置。

加热辊12的表面可涂覆特氟隆，或设置硅带的涂覆结构。还可设置含刮板、带等的清洁装置，或对加热辊12应用其它已有技术。这样就可避免加热辊12被残余调色剂污染。如果压力辊13的表面结构与加热辊12相同，则可得到相同的效果。

下面结合图7说明本发明的第五实施例。图7中所示的实施例是上述第四实施中加热辊12的另一实施例。在第五实施例中，加热辊12在聚酰亚胺基底材料121上涂覆40μm厚的镍层122作为导电层。在第五实施例中，隔热层可省去，其结果可比第四实施例更简化。由于加热辊12的空心部分变宽，设在加热辊12内的磁场产生装置123可大于第四实施例中的磁场产生装置114。这样，虽然失去了隔热作用，但可提高加热能力，因此可得到与第四实施例相当的定影能力。

下面结合图8说明本发明的第六实施例，图8中所示的实例是上述第四实施例中加热辊12的另一实例。在第六实施例中，加热辊12有一个涂覆在含铁等导体材料的实心辊131表面的40μm的镍层132，作为导体层。由于加热辊12里面是实心的，故磁场产生装置133设置在加热辊12的外面，并与加热辊12的表面相对。在第六实施例中，磁场产生装置133设置在该辊隙部分的上游，相对加热辊12的外表面处。

一般来说，当加热辊12的厚度增加时，其热容量变大，但所需的加热时间延长。但在如本发明的用焦耳热产生热的系统中，由于集肤效应，涡流只产生在实心辊131表面，且加热只产生该表面，因此对升温没有不利影响。

在第六实施例中，需说明包括在其表面形成有带镍层的导体的实心辊，当使用包含导体材料的实心辊时，可通过感应加热来加热其表面，而不需在其表面上形成镍层。

在第四和第五实施例中，加热辊12通过在空心玻璃或聚酰亚胺筒体表面涂覆隔热层和导体层等而构成。因此，例如当清洁该加热辊12的表面时，如果该表面被过大的力挤压则可能破裂。但当使用第六实施例的实心辊时，该辊不会破裂，可增加其装置的安全性。不过，在第六实施例的结构中，辊隙部分不能被直接加热，因此，其加热效率比第四和第五实施例稍差。

下面结合图9说明本发明的第七实施例。在上述第四到第六实施例中，定影装置包括加热辊和压力辊一对辊对。在第七实施例中，将说明用围绕驱动辊对144a和144b代替压力辊的定影装置。在图9中，与图1所示定影装置相同的部件被标以相同的标号，并省去对它们的说明。

在第七实施例中，当辊对144a和144b的轴被压弹簧147a和147b向上推时，压力带143以规定压力压靠该加热辊12。因此，当辊144b被经驱动传递机构145传递的驱动力转动时，压力带143抵靠加热辊12的辊隙部分，以相同的速度转动。第七实施例中的加热辊12可以是已说明的第四到第六实施例中任一结构的加热辊。也就是说，该加热辊带有如第四实施例所示的，形成在筒形玻璃体上的聚酰亚胺层和镍层。该加热辊带有如第五实施例所示的形成在诸如筒形玻璃体或聚酰亚胺的隔热材料上的镍层。该加热辊还可带有形成在铁制实心辊上的镍层。

在第七实施例中，该定影装置包括加热辊12和由耐热材料(聚酰亚胺等)构成且与该加热辊12保持规定辊隙宽度的压力带143。磁场产生装置146设置在该压力带143与加热辊12的辊隙部分附近，并处在压力带143的里面。磁场产生装置146的结构与第四至第六实施例相同，故这里略去对它的说明。磁场产生装置146与作为电源的高频发生装置147相连。

在这一结构中，当高频电流从高频发生装置147加到磁场产生装置146的线圈时，由于流过该线圈的高频电流的作用，在加热辊12的表面产生涡流。该涡流产生焦耳热，并使加热辊12的表面温度上升。如上所述，磁场产生装置146的线圈直接设置在加热辊12和压力带143的辊隙部分的下面。因此，仅有加热辊12与压力带143的辊隙部分，即纸张通过的部分被产生的焦耳热加热。热敏电阻(未示出)检测加热辊12的表面温度，并根据该检测结果，通过间断地从高频发生装置147施加高频电流而将该温度控制在180℃。

通过施加高频电流产生涡流的第七实施例中的加热系统的热效率比现有系统高80％。另外，在图像定影过程中，其表面直接被加热辊从其外侧而不是其内侧加热，需要定影的部分被集中加热。因此可得到快速升温的高效定影装置。特别是与第四至第六实施例的定影装置比较，该定影中使用的辊隙宽度可比用作压力装置的树脂带更宽。而且，当该压力带与加热辊接触时，可避免带走热量，故热效率极高。

此外，为了避免加热辊12的表面残留调色剂，可用特氟隆涂覆该表面，给该表面设置硅油涂层或含刮板或带的清洁装置。对压力带143的表面也可以相同方式进行处理。

下面结合图10说明本发明的第八实施例。在第八实施例中，使用了第四实施例中所说明的带有使加热辊12表面的不均匀温度趋于均匀的表面温度均匀装置的定影装置。在第四实施例的定影装置上，作为实际加热部分的镍导体层113是40μm的极薄层。这样，该表面上的热参数较低，并且在定影操作后，接触纸与不接触纸的部分之间的表面温度变得不均匀。因此，当定影操作连续进行时，前面定影与纸接触部分的表面温度比不接触该纸部分的温度低，且这部分上的定影变坏。这样，在第八实施例中，用高导热率材料(例如，铝)构成的辊151在该辊隙部分的下游被压靠在加热辊12的表面，以便增加这部分的表观导热率。因此，加热辊12不均匀的表面温度变得均匀。

根据第八实施例的定影装置，除了第四实施例中得到的效果外，通过避免该加热辊上的温度滞后，总可提供不产生不均匀表面温度的均匀的定影能力。

如上所述，根据第四至第八实施例的定影装置，加热源的热效果令人满意，即由于只加热定影的部分，故能量损失小，且可缩短达到可定影温度所需的升温时间。

下面说明本发明的第九实施例。

图11表示第九实施例的定影装置整体结构的剖视图。这一定影装置包括围绕辊对201和202的定影带203，及以规定辊隙宽度压靠该定影带203的压力辊204。当纸P通过该定位带203和压力辊204之间时，通过加热加压，携带于该纸P上的调色剂图像定影在纸P上。辊201沿箭头所示方向被驱动电机215产生，并经含齿轮传递机构214传递的驱动力驱动转动。弹簧206的一端安装到辊202的转轴上，弹簧206的另一端固定在该定影装置的上盒211上。当辊202的轴被弹簧206以图中向右的方向拉动时，一个规定的拉力加到该定影带203上，压力辊204被安装在该定影装置下盒212的弹簧216沿着定影203方向被向上推。当压力辊204被上推时，在压力辊204和定影带203之间形成特定的辊隙宽度。压力辊204随着定影203运动被移动，并按箭头所示方向转动。油辊205设置得与自压力辊204和定影带203外表面的辊隙部分转动方向的下游侧接触。油辊205给定影带203的表面施加油，以防调色剂残留在定影带203的表面上。也就是说，随着定影带203的转动，油205将容纳在其内部的油提供到定影带203的表面。

带有定影调色剂图像的纸经定影带203的转动被定影装置输送到下游，并被排纸辊213a和213b排到复印机主体的外侧。定影带203被上述上盒211围绕，压力辊204被下盒212围绕，以防热量散失到定影装置外侧。

下面结合图12说明第九实施例中的加热机构。定影带203由50μm厚的镍电铸带构成。定影带203的材料不只限于镍，也可使用诸如铁或不锈钢的任何强磁金属导体。在定影带203的表面上形成有20μm厚的PTFE层或PFA层，以改善被定影调色剂的可分离性。

在定影带203的内侧设有带线圈208的磁场产生装置210，线圈208由作为绞合线的0.5mm直径的铜线沿一个方向绕高导磁率铁氧体磁芯209缠绕数匝而形成。磁场产生装置210设置在定影带203内侧靠近与该压力辊204辊隙部分相对的位置。磁场产生装置210的线圈208与施加高频电流的电源217相连。磁场发生装置210与定影带203之间有一规定的空间，在磁场产生装置210与定影带203之间形成一个空气层207。

当高频电流从电源217加到磁场产生装置210的线圈208上时，磁通和涡流在与定影带203的磁场产生装置相对的含导体材料的部分产生。由于铁氧体磁芯209的作用，该磁通主要聚集在该辊隙部分附近。当定影带203的表面上产生涡流时，因定影带203自身的电阻会产生焦耳热，因而使定影带的表面温度上升。

在第九实施例中，电源217给线圈208施加20KHz、800W的高频电流。当高频电流施加给线圈208时，根据上述原理，在定影带203上产生焦耳热并使该定影带表面被加热。根据设在定影带203内侧该辊隙部分附近的热敏电阻218的检测结果，通过间断地从电源217施加高频电流，将定影带203的表面温度控制到200℃。虽然第九实施例中施加到线圈208的高频电流是20KHz，如果高频电流是10～60KHz之间，也可产生适用加热装置的焦耳热。

在第九实施例中，磁场产生装置210经空气层207与定影带203相对。因此，在定影操作中，伴随热量从定影带203传递到纸P上的调色剂，几乎不存在接触热阻。所以，与经线圈与带之间的玻璃等绝缘体加热的普通结构相比，热效率极高。图13示出了第九实施例的结构与普通结构的热分析结果。在磁场产生装置210与定影带203间的距离是8mm，在第九实施例中，两者间形成空气层，而在普通实施例中，两者间设置绝缘体的平板玻璃。当然，不言而喻，带和线圈间的窄距离越接近，越能提高效率。这里，定影带203的材料也是如第九实施例所过的50μm的电铸镍带，且将20KHz、800W的高频电流施加给该线圈。第九实施例的定影带203达到200℃所需的时间是0.23秒，与普通结构达到200℃所需的3.5秒相比，大大减少了升温时间。

在上述第九实施例中，为了提高定影效率，需将涡流集中在定影带203和压力辊204的辊隙区，同时利用磁场产生装置210的铁氧体磁芯的作用使磁通密度集中。但是，如上所述，与为了提高热效率而设置一个空气层207一样，需使线圈208与定影带203接触，以进一步聚焦磁通。可是如果用铁氧体材料作压辊204的材料，就可不必使线圈208靠近带203，而使磁通聚集到辊隙部分。这样，通过将磁通聚集到辊隙部分就可使该辊隙部分产生的热量增加，并有效地进行定影。另外，磁通的聚集还可避免磁通向外侧泄漏。

下面结合图14说明本发明的第十实施例。在图14所示的实施例中，第九实施例中的磁场产生装置210总是与定影带203保持一定距离地定位。也就是说，该定影装置的结构使得形成在磁场产生装置210和定影带203之间的空气层207总保持一个定影的厚度，以获得定影的隔热作用。在第十实施例中，一对横杆220a、220b设置在定影带203上。磁场产生装置210沿着横杆220a和220b设置，以便能在垂直方向上滑动。在磁场产生装置210的定影带203侧，安装一个间隙调整件219a和219b，以使其靠着磁场产生装置210被固定。当设在间隙调整件219a和219b端部的辊接触定影带203时，磁场产生装置210在相对定影带203保持一个定影距离的状态下定位。这样，空气层207的厚度变得恒定，因而可获得定影隔热作用，故可得到稳定的热效率。

下面结合图15说明本发明的第十一实施例。在图15所示的实施例中，其结构是即使当为改变定影带203和压力辊204的辊隙宽度，压力辊204上推定影带203的量变化时，该空气层207的厚度也不改变。在第十一实施例中，一对横杆221a和221b设置在定影带203上，随着调整其横向上的移动，可使磁场产生装置210沿垂直方向移动。板形定位件222的一端固定在磁产生装置210的一部分上，定位件222的另一端固定在压力辊204的轴223上。这样，磁场产生装置210与压力辊204相互固定，当该压力辊204垂直移动时，该磁场产生装置210在与压力辊204保持固定距离的状态下也可垂直移动。

当为改善定影效果而调整压力辊204与定影带203间的辊隙宽度时，如果增加压力辊204对定影带203的推动量，则辊隙宽度变大；如果减少该推动量，则辊隙宽度变小。这时，如果结构与第十一实施例相同，则当压力辊204移动时，磁场产生装置210随着移动的定影带203的移动量而移动，定影带203与磁场产生装置210之间的相对距离不改变。因此，磁场产生装置210在定影带203上产生的磁通和涡流可始终保持恒定值，避免了定影操作中温度分布的不均匀。

下面结合图16说明本发明的第十二实施例。第十二实施例的结构是这样构成的，在第十一实施例的定影装置定影操作之后，避免定影带203上产生不均匀的温度。在本实施例中与第九实施例相同的元件使用相同的标号，并略去对它们的说明。

在第十二实施例中，高导热率的铝制温度滞后消除辊205设置在定影带203上，并处在定影带203与压力辊204的辊隙部分的下游。该温度滞后消除辊225的长度几乎与定影带203的轴向宽度相等，并与定影带203的背面保持接触。于是，该温度滞后消除辊205随着定影带203的移动而沿箭头所示方向转动。这就使温度滞后消除辊225与定影带203间的辊隙部分226具有明显高于定影带203的其它部分的导热率。因此，当在小尺寸纸上定影时，对于接触纸的部分(纸通过部分)和不接触纸的部分(纸不通过的部分)，在定影带203上产生不均匀温度。但是，当定影带203与温度滞后辊225接触时，热量在沿定影带203横向上的高、低温度之间移动，从而消除了定影带203横向上产生的不均匀温度。因此，在定影部分(定影带203与压力辊204间的辊隙部分)上可实现不产生温度不均匀的均匀定影。

此外，铝制辊被用作第十二实施例中的温度滞后消除辊225，但该辊的材料不限于此，也可使用其它导热材料。温度滞后消除辊225设置在定影带203上，并与定影带203的背面保持接触。但也不限于这种结构，当辊225与定影带203的前面保持接触时，也能得到去除不均匀温度的作用。在这种情况下，温度滞后消除辊可能被调色剂等污染，如果长期使用，其消除不均匀温度的效果可能下降。因此最好将温度滞后消除辊225设置在定影带203内侧。

下面结合图17说明本发明第十三实施例。在第十三实施例中，用与第十二实施例中不同的方法，消除在定影部分(定影带203和压力辊204之间的辊隙部分)产生的不均匀温度。这里与第九实施例中相同的元件使用相同的标号表示，并略去对它们的说明。在第十三实施例中，热管227设置在定影带203与磁场产生装置210之间。热管227与定影带203的内侧保持接触，所说的带203的内侧与定影带203和压力辊204间的辊隙部分相对应。磁场产生装置210与定影带203之间的距离与第九实施例相同，都是8mm，热管227的直径是2mm。热管227的长度几乎与定影带203的横向长度相等。热管227由铜制成，水被用作操作液体。

当对小尺寸纸定影时，在定影带203与纸接触的部分(该纸通过部分)及不与纸接触的部分(没有纸通过的部分)上产生不均匀的温度。但是由于设在辊隙部分背面的热管227的作用，在定影带203横向上的高、低温度之间产生热移动。借助于热移动，可消除定影带203横向上的不均匀温度。因此，在该定影部分(定影带203和压力辊204的辊隙部分)上可实现无不均匀温度产生的均匀定影。

在第十三实施例中，由于热管227设置在辊隙部分，使热管227处在受到磁场产生装置210影响的位置上。但是在这个实施例中，当镍的感应热频率是10KHz，铜的感应热频率是20KHz时，则10KHz、800W的高频电流就从电源施加到磁场产生装置210的线圈208上。这一电流只使镍制定影带203被加热，而铜制热管227本身不被加热。因此，即使该热管设置在磁场产生装置210附近，其热交换也不受影响。总之，对于热管227的材料而言，可选用感应热频率与定影带203不同的任何材料。

在上述第十二和第十三实施例中，目的是消除在定影操作中，由纸产生的热量沿定影部分(辊隙部分)的横截面上，在定影带203上产生的不均匀温度。在定影操作中，定影带203上不与纸保持接触的部分与压力辊204的表面保持接触。在非定影操作期间的时间内(就是被传输的第一张纸与下一张纸之间的时间)，定影带203的整个定影部分与压力辊204接触。当压力辊204自身不被加热时，热量将从定影带203表面扩散到压力辊204上。但是，为了改善热效率，最好避免定影带203上产生的热量被无为地散失。因此，在下面第十四和第十五实施例中，将介绍一个从被加热的定影带203上散失热量较少的改进定影装置的实例。

首先，结合图18介绍第十四实施例。在第十四实施例中，除压力辊以外，其它结构均与第九实施例相同，且略去对它们的说明。在第十四实施例中，硅泡沫橡胶辊228用作压力辊。如其它实施例所说明的，该泡沫橡胶辊228借助弹簧216压靠定影带203，并在与定影带208之间形成规定的辊隙宽度。

泡沫橡胶辊228的表面或内部有许多孔，每个孔中含有空气，它们构成隔热材料。因此，即使该泡沫橡胶辊228接触定影带203，也会减少从定影带203散失的热量。这样，当在未定影的前纸与后续纸之间，定影带203与泡沫橡胶辊228彼此直接接触时，可减少被橡胶辊228带走的定影带203上产生的热量，所以热效率极高。

此外，在第十五实施例中，通过与定影带203一起感应加热该压力辊的表面，可避免定影带203表面产生的热量因与该加压辊接触而被带走。下面将结合图19和20描述第十五实施例。在第十五实施例中，除压力辊230外，其它结构与第九实施例相同，这里略去对它们的说明。

在第十五实施例中，压力辊230包括具有高隔热作用的，20mm直径的陶瓷制基底辊231，形成在该陶瓷基底辊231表面上的50μm厚的导体镍层232，和形成在导体层232外表面上的氟薄膜233。这里，导体层232可由诸如铁、镍、不锈钢等磁材料制成，但必须是与定影带203相同的材料。基底辊231的材料不限于陶瓷，其它任何隔热材料均可采用。

在用第十五实施例的定影装置进行定影时，当把高频电流从电源217加到磁场产生装置210的线圈208上时，在与含导体材料的定影带203以及压力辊230的导体层232的磁场产生装置210相对的部分上产生磁通和涡流。磁通因磁场产生装置210的铁氧体磁芯209的作用主要聚集在辊隙附近。当在定影带203表面产生涡流时，定影带203自身的电阻产生焦耳热，且定影带203的表面温度上升。另外，涡流也在压力辊230的导体层232上产生，压力辊230的表面也被加热。

于是，有可能从背面加热所提供的定影纸P，并减少达到定影温度所需的升温时间。同时，由于从纸的背面加热，因此减小了纸P前面与背面之间的温差，并可防止调色剂的残留。另外，当在前纸与后续纸之间，定影带203接触压力辊230时，由于它们之间的温差小，故从定影带散失的热量变小，因而始终可进行稳定的定影。

如上所述，根据本发明的第九到第十五实施例，由于设在磁场产生装置与定影带间的空气层的隔热作用，定影带上产生的热量不会传递到磁场产生装置上，因此可提高热效率。

此外，由于定影带与磁场产生装置之间的距离保持恒定，它们之间的空气层可始终维持不变的厚度，因而可得到稳定的隔热效果。

由于在该定影带的横向上设置了一个热交换件，故可避免在定影带的横向上产生不均匀的温度，并可提供稳定的定影效果。

此外，由于与该定影带接触的压力辊本身也由感应加热，故可防止定影带上产生的热量被加热辊带走，因而，即使在前后纸通过之间，也始终能提供不降低定影带温度的恒定的定影特性。

Claims (6)

1、一种定影装置，包括：

一个玻璃空心辊；

一个形成在该玻璃空心辊外表面上、由导热材料镍制成的金属层；

设置在该玻璃空心辊中，用于在该玻璃空心辊上产生涡流的磁场产生装置；

一个将高频电流施加给该磁场产生装置的电源；和

一个以规定的辊隙宽度与该玻璃空心辊保持接触的压力辊。

2、如权利要求1的定影装置，其特征在于还包括：

在从该空心辊和该压力辊的辊隙部分沿该空心辊转动方向的下游处与该空心辊表面保持接触的表面温度均匀装置，用以使该空心辊的表面温度均匀一致。

3、如权利要求2所述的定影装置，其特征在于磁场产生装置包括：

一个铁氧体磁芯；及

一个由铜线制成的，并绕该铁氧体磁芯缠绕的绞合线。

4、如权利要求2所述的定影装置，其特征在于磁场产生装置设置在与由该空心辊和该压力辊形成的辊隙部分相对的位置。

5、如权利要求2所述的定影装置，其特征在于磁场产生装置设置在与沿着该空心辊的转动方向，从该空心辊与该压力辊形成的辊隙部分偏移到上游侧的位置相对的位置上。

6、如权利要求2所述的定影装置，其特征在于表面温度均匀装置包含用高导热体形成的辊，并经规定的辊隙宽度与该空心辊接触。

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