CN1196039C

CN1196039C - 定影装置

Info

Publication number: CN1196039C
Application number: CNB001364146A
Authority: CN
Inventors: 醒井政博; 松尾和德; 野口智之; 原幸笵
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: GB0030816D0; CN1300965A; US20010018002A1; DE10063703B4; GB2357461A; GB2357461B; DE10063703A1; US6449457B2

Abstract

定影装置包含由磁性金属制成并通过电磁感应加热的加热滚筒；设置成和加热滚筒平行的定影滚筒；无接头带状调色剂加热介质，撑挂在加热滚筒和定影滚筒上，其被加热滚筒加热并由两个滚筒转动；加压滚筒，其隔着调色剂加热介质压在定影滚筒上，并按与调色剂加热介质相同的方向转动从而形成定影压紧部分，其中沿着加热滚筒的外围以沿着加热滚筒和调色剂加热介质的接触区域的长度布置用于通过电磁感应进行加热的装置，无接头带状调色剂加热介质被提供有弹性层，所述弹性层在其表面上具有脱模性，并且无接头带状调色剂加热介质还包含能够通过电磁感应加热的材料。

Description

定影装置

技术领域

本发明涉及在复印机和传真机、打印机等的静电记录式或者电子照相方式图象形成装置中使用的定影装置，更详细地说涉及使用电磁感应加热方式的调色剂图象的定影装置。

背景技术

对于打印机·复印机·传真机等的图象形成装置，近年来，省能源·高速化的市场要求越来越强烈。为了实现这些性能要求，重要的是改善用于图象形成装置的定影装置的热效率。

在图象形成装置中，根据电子照相记录·静电记录·磁性记录等的图象形成方法，采用图象转印方式或者直接方式把未定影调色剂图象形成在记录材料片·印刷纸·感光纸·静电记录纸等的记录材料上。作为使未定影调色剂图象定影的定影装置，广泛地采用热滚筒方式、薄膜加热方式、电磁感应加热方式等的接触加热方式的定影装置。

热滚筒方式的定影装置，以内部具有碘钨灯等热源可以调节为规定的温度的定影滚筒、在该定影滚筒上加压的加压滚筒这一对转动滚筒作为基本构成。在这些转动滚筒对的接触部分的所谓的定影压紧部分上导入并传送记录材料，通过来自定影滚筒以及加压滚筒的热以及压力使未定影调色剂图象熔化定影。

另外，薄膜加热方式的定影装置，例如在日本特开昭63-313182号公报和特开平1-263679号公报等中已提出。

此装置，隔着具有耐热性的薄的定影薄膜使记录材料紧密接触在被固定支撑在支撑部件上的加热体上，一边使定影薄膜相对加热体滑动一边隔着薄膜材料向记录材料提供加热体的热。该定影装置，作为加热体，例如使用在具有耐热性·绝缘性·良好导热性等的特性的氧化铝(Al₂O₃)和氮化铝(AIN)等的陶瓷基板上具备电阻层的陶瓷加热器。该定影装置，因为作为定影薄膜可以使用薄而热容量低的薄膜，所以比热滚筒方式的定影装置传热效率高，可以缩短升温时间，可以实现快速起动和节省能量。

作为电磁感应加热方式的定影装置，在日本特开平8-22206号公报中提出了这样的技术，即，靠交变磁场在磁性金属部件中发生的涡电流产生焦耳热，使包含金属部件的加热体电磁感应发热。

以下说明电磁感应加热方式的定影装置的构成。

图5是基于以往的电磁感应加热方式的定影装置的示意图。

如图5所示，以往的定影装置由以下部分构成：薄膜内面导向器21，安装有由励磁线圈组18和作为加热部分的磁性金属部件19组成的加热体20；具有耐热性的圆筒形的薄膜17，在把磁性金属部件19接触在内壁上的状态下包围薄膜内面导向器21；加压滚筒22，在磁性金属部件19的位置处压接在薄膜17上，在和该薄膜17之间形成定影压紧部分N的同时使该薄膜17转动。

薄膜17，可以使用膜厚度在100μm以下，最好在50μm以下20μm以上的具有耐热性的PTFE、PFA、FEP等单层膜，或者使用在聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、PEEK、PES、PPS等的薄膜的外周面上涂覆有PTFE、PFA、FEP等的复合层薄膜。

另外，薄膜内面导向器21由以PEEK、PPS等的树脂形成的具有刚性·耐热性的部件组成，加热体20被嵌入到这样的薄膜内面导向器21的纵长方向的大致中央部分。

加压滚筒22，由铁心22a、被设置在其周围的硅酮橡胶等脱模性好的耐热橡胶层22b构成，设置成靠轴承和挤压装置(都未图示)具有规定的按压力，夹着薄膜17压接在加热体20的磁性金属部件19上。加压滚筒22靠驱动装置(未图示)驱动在反时针方向转动。

由于加压滚筒22的转动驱动，在加压滚筒22和薄膜17之间产生摩擦力，转动力作用于薄膜17，薄膜17在与加热体20的磁性金属部件19紧密接触的同时滑行转动。

在加热体20达到规定的温度的状态下，在定影压紧部分N的薄膜17和加压滚筒22之间，导入具有在图象形成部分(未图示)中形成的未定影调色剂图象T的记录材料11。由于记录材料11被夹在加压滚筒22和薄膜17之间传送到定影压紧部分N，因而磁性金属部件19的热通过薄膜17给予记录材料11，未定影调色剂象T被熔化定影在记录材料11上。进而，在定影压紧部分N的出口上，已通过的记录材料11从薄膜17的表面分离出来被传送到出纸架(未图示)上。

这样，在电磁感应加热方式的定影装置中，通过利用涡电流的发生，就可以把作为感应加热装置的磁性金属部件19隔着薄膜17配置在靠近记录材料11的调色剂象T附近，可以比薄膜加热方式的定影装置进一步提高加热效率。

在图象形成装置中，尤其在全色图象形成装置中的定影装置中，要求充分加热熔化被积层4层以上厚度的调色粒子层的能力。而且，为了实现此要求，在电磁感应加热方式的定影装置中，为了充分包入调色剂象均匀地加热熔化，在薄膜的表面上需要200μm的橡胶弹性层。

但是，当在薄膜表面上覆盖200μm的硅酮橡胶等弹性层时，由于弹性层的低热传导性使热应答性变差，被加热体加热的薄膜的内面和与调色剂接触的外面的温度差非常大。

因此，很大程度上左右调色剂的定影性能的作为调色剂加热介质的薄膜表面的温度难以控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以稳定地进行调色剂加热介质的温度控制的电磁感应加热方式的定影装置。

本发明提供了一种定影装置，包含：加热滚筒，由磁性金属制成并且通过电磁感应加热；定影滚筒，被设置成和所述加热滚筒平行；无接头带状的调色剂加热介质，被撑挂在所述加热滚筒和所述定影滚筒上，所述无接头带状的调色剂加热介质由所述加热滚筒加热并且由所述两个滚筒转动；加压滚筒，其隔着所述调色剂加热介质压在所述定影滚筒上，并按照与所述调色剂加热介质相同的方向转动从而形成定影压紧部分，其特征在于，还包括：以沿着所述加热滚筒和所述调色剂加热介质的接触区域的长度，沿着所述加热滚筒的外围布置的用于通过电磁感应进行加热的装置，所述无接头带状的调色剂加热介质带有弹性层，所述弹性层在其表面上具有脱模性，并且所述无接头带状的调色剂加热介质还包含能够通过电磁感应加热的材料。

本发明还提供了一种定影装置，包含：加热滚筒，由磁性金属制成并且通过电磁感应加热；定影滚筒，被设置成和所述加热滚筒平行；无接头带状的调色剂加热介质，被撑挂在所述加热滚筒和所述定影滚筒上，所述无接头带状的调色剂加热介质由所述加热滚筒加热并且由所述两个滚筒转动；加压滚筒，其隔着所述调色剂加热介质压在所述定影滚筒上，并按照与所述调色剂加热介质相同的方向转动从而形成定影压紧部分，其特征在于，还包括：以沿着所述加热滚筒和所述调色剂加热介质的接触区域的长度，沿着所述加热滚筒的外围布置的用于通过电磁感应进行加热的装置，所述无接头带状的调色剂加热介质带有弹性层，所述弹性层在其表面上具有脱模性，所述无接头带状的调色剂加热介质还包含能够通过电磁感应加热的材料，并且所述加热滚筒和所述无接头带状调色剂加热介质在相同区域被加热。

进而如果采用本发明，则通过在调色剂加热介质的基体材料中使用磁性金属，就可以进一步高效率地进行调色剂加热媒体的感应加热。

如果采用本发明，则调色剂加热介质可以在其正反面的温度差小的状态下被送入到定影压紧部分。因此，可以稳定地控制调色剂加热介质的温度，可以稳定地进行调色剂图象的定影。

附图说明

图1是本发明的一实施方案的定影装置的说明图。

图2A是展示在本发明定影装置中的感应加热单元的励磁线圈的线圈导板上的配置的截面图。

图2B是展示在本发明定影装置中的感应加热单元的励磁线圈的线圈导板上的配置的侧面图。

图3是展示在本发明的定影装置中的交变磁场和涡电流的产生的说明图。

图4是展示本发明的另一实施方案的定影装置的说明图。

图5是以往的电磁感应加热方式采用的定影装置的示意图。

具体实施方式

以下，用图1至图4说明本发明的实施方案。在这些图中相同的部件标注相同的符号，另外，省略重复的说明。

图1所示的定影装置由以下部分构成：加热滚筒1，通过感应加热单元6的电磁感应被加热；定影滚筒2，被配置成和加热滚筒1平行；无接头带状的耐热性带(调色剂加热介质)3，张紧架设在加热滚筒1和定影滚筒2之间，在由加热滚筒1加热的同时至少靠这些滚筒中的某个滚筒的转动在箭头A方向转动；加压滚筒4，隔着带3压接在定影滚筒2的同时对于带3顺其方向转动。

加热滚筒1，例如由铁、钴、镍或者由这些金属的合金等的中空圆筒形的磁性金属部件组成，把外径设置成例如20mm，把壁厚设置成例如0.3mm，成为低热容量升温快速的结构。

定影滚筒2，例如由不锈钢等的金属制的金属芯2a、把具有耐热性的硅酮橡胶制成固态或者发泡状覆盖金属芯2a的弹性部件2b组成。而且，为了通过来自加压滚筒4的按压力在该加压滚筒4和定影滚筒2之间形成规定宽度的接触部分，把外径设置为30mm比加热滚筒1大。弹性部件2b把其壁厚设置为3～8mm，把硬度设置为15～50°(Asker硬度：在JIS A的硬度中为6～25°)。采用此构成，因为加热滚筒1的热容量比定影滚筒2的热容量小，所以加热滚筒1被快速加热，升温时间被缩短。

被撑挂在加热滚筒1和定影滚筒2上的带3，在和被感应加热单元6加热的加热滚筒1的接触部位W1上被加热。而且，由于滚筒1、2的转动带3的内面被连续加热，其结果整个带被加热。

如图3所示，带3是由以铁、钴、镍等的具有磁性的金属或者以它们作为基体材料的合金为基体材料的发热层3a，以及用于覆盖其表面的硅酮橡胶、氟橡胶等的弹性部件构成的脱模层3b构成的复合层带。

如果使用上述复合层带，假如因某种原因，例如在带3和加热滚筒1之间混入异物产生间隙时，因为由于带3的发热层3a的电磁感应引起的发热使带3自身发热，所以温度不均匀少定影的可靠性提高。

进而，发热层3a的厚度，希望是从20μm到50μm，最好是30μm。

当发热层3a的厚度比50μm大时，带转动时产生的变形应力加大，导致由剪切力引起裂纹和机械强度大幅度下降。另外，在发热层3a的厚度比20μm小的情况下，由于带转动时的蛇行引起的向带端部的拉力负荷作用在负荷层带上产生裂纹和破裂等的破损。

另一方面，作为脱模层3b的厚度，希望是从100μm到300μm，最好是200μm。如果如此，因为带3的表层部分充分地包入被形成在记录材料11上的调色剂象T，所以可以均匀地加热熔化调色剂象T。

在脱模层3b的厚度比100μm还小时，带3的热容量变小，在调色剂定影工序中带表面温度迅速下降，不能充分地确保定影性能。另外，在脱模层3b的厚度比300μm还大时，带3的热容量大，升温所需要的时间增长。再加上，在调色剂定影工序中带表面温度难以降低，不能在定影部分出口得到熔融后的调色剂的凝聚效果。带的脱模能力下降，调色剂附着在带上，产生所谓的热失调。

发热层3a的内侧表面，为了防止金属氧化、改进和加热滚筒1的接触性，也可以设置树脂包层。

再有，作为带的基体材料，也可以代替由上述金属构成的发热层3a，使用氟系列树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺亚酰胺树脂、PEEK树脂、PES树脂、PPS树脂等具有耐热性的树脂层。

如果带3的基体材料由作为耐热性高的树脂部件的树脂层构成，则因为带3容易随着加热滚筒1的曲率紧密接触，所以加热滚筒1保有的热可以高效率地传送到该带3上。

这种情况下，作为树脂层的厚度，希望从20μm到150μm，最好是75μm。当树脂层的厚度比20μm还小时，不能得到带转动时的相对蛇行运动的机械强度。另外，当树脂层的厚度比150μm还大时，因为树脂的热传导率小，所以从加热滚筒1向带3的脱模层3b的热传播效率下降，发生定影性能下降。

加压滚筒4，由例如以铜或者铝等的传热效率高的金属制的圆筒部件构成的铁心4a、被设置在该铁心4a的表面的耐热性以及调色剂脱模能力高的弹性部件4b构成。铁心4a除了上述金属以外还可以使用SUS。

加压滚筒4隔着带3按压定影滚筒2形成定影压紧部分N，但在本实施方案中，由于加压滚筒4的硬度与定影滚筒2相比更硬，因而形成加压滚筒4压入定影滚筒2(以及带3)的形态，通过该压入，由于记录材料11形成沿着加压滚筒4表面的圆周形状，因此具有记录材料11容易从带3表面脱离的效果。加压滚筒4的外径和定影滚筒2一样是30mm，但壁厚是2～5mm比定影滚筒2薄，另外硬度是20～60°(Asker硬度：在JIS A的硬度中为6～25°)如上所述比定影滚筒2的硬度高。

通过电磁感应加热加热滚筒1的感应加热单元6，如图1以及图2A、B所示，具有作为磁场发生单元的线圈7、卷绕有该励磁线圈7的线圈导板8。线圈导板8是被配置成靠近加热滚筒1的外周面的半圆筒形状，如图2B所示，励磁线圈7是把一根励磁线圈线材沿着该线圈导板8交替卷绕在加热滚筒的轴方向上的线圈。线圈的卷绕长度与带3和加热滚筒1接触的区域相同。

如果采用此构成，因为通过感应加热单元6进行电磁感应加热的加热滚筒1的区域为最大，发热的加热滚筒1表面和带3接触的时间也为最长，所以向带3的传热效率增高。

再有，励磁线圈7，被连接在振荡电路频率可变的驱动电源(未图示)上。

在励磁线圈7的外侧，由铁氧体等的强磁体构成的半圆筒形的励磁线圈铁心9，被固定在励磁线圈铁心支撑部件10上配置成接近励磁线圈7的位置上。再有，在本实施方案中，励磁线圈铁心9使用相对磁导率为2500的铁心。

从驱动电源向励磁线圈7提供10kHz～1MHz的高频交流电流，最好是20kHz～800kHz的高频交流电流，由此产生交变磁场。而且，在加热滚筒1和耐热性带3的接触区域W1以及其附近部分上，该交变磁场作用于加热滚筒1以及带3的发热层3a，如图3所示，在它们内部在阻碍交变磁场变化的方向B上流过涡电流I。

该涡电流I产生与加热滚筒1以及发热层3a的电阻对应的焦耳热，主要是在加热滚筒1和带3接触区域以及其附近部分中电磁感应加热加热滚筒1以及具有发热层3a的带3。

被这样加热的带3，用被配置在定影压紧部分N的入口一侧附近与带3的内面一侧接触的由热敏电阻等的热应答性高的感温元件组成的温度检测单元5，检测带内面温度。

如果采用上述构成，因为温度检测单元5不会划伤带3的外表面，所以在可以连续确保定影性能的同时，检测出进入到带3的定影压紧部分N之前的温度。而且，通过根据以该温度信息为基础输出的信号控制对感应加热单元6的输入电力，就可以稳定维持带3的温度例如在180℃。

如果采用本发明，因为用由感应加热单元6加热的加热滚筒1加热的带3和加压滚筒4形成定影压紧部分N，所以把在图象形成部分(未图示)中形成在记录材料11上的调色剂象T导入到定影压紧部分N时，带3在其表面温度和背面温度的差小的状态下被送入定影压紧部分N。因此，可以抑制带表面温度相对设定温度过高的所谓的过冲，可以稳定地进行作为调色剂加热介质的带3的温度控制。

因而，在定影工序中，被维持在一定温度的带3和调色剂象T接触，可以确保稳定的定影品质。

以下，说明本实施方案的第2定影装置。

如图4所示，在实施方案的第2定影装置中，感应加热单元12由以下部分构成：励磁线圈13；线圈导板14，卷绕有该励磁线圈13；励磁线圈铁心15，被固定在励磁线圈铁心支撑部件16上，配置在接近于励磁线圈13的外侧的位置上。

在本装置中加热区域被设置成，感应加热单元12为大致4分之一的圆筒形，是比半圆筒形情况下的接触区域还短大致一半的区域W2。

如果采用这种构成，因为可以把感应加热单元12做得很小，所以定影装置变为小型装置，可以消减零件成本。

如上所述，如果采用本发明，因为用由感应加热单元加热的加热滚筒加热的调色剂加热介质和加压滚筒形成定影压紧部分，所以调色剂加热介质在其正反面温度差小的状态下被送入定影压紧部分，可以得到稳定地进行调色剂加热介质的温度控制的效果。

总结本发明的效果如下。

如果用具有磁性的金属部件构成带状的调色剂加热介质的基体材料，则即使在调色剂加热介质和加热滚筒之间产生缝隙，因为调色剂加热介质自身靠电磁感应发热，所以可以使在调色剂加热介质内的温度不匀少，可以得到高的定影可靠性。

如果用具有耐热性的树脂部件构成调色剂加热介质的基体材料，因为调色剂加热介质容易与加热滚筒的曲率一致地紧密接触，所以可以把加热滚筒保有的热高效率地传递到调色剂加热介质。

在调色剂加热介质中，如果用厚度从100μm到300μm的有弹性的脱模层覆盖基体材料，则因为，调色剂加热介质的表层部分充分地包入被形成在记录材料上的调色剂象，所以，可以均匀地加热熔化调色剂象。

如果把感应加热单元沿着加热滚筒的外周面配置，长度与加热滚筒和调色剂加热介质的接触区域大致相同，则因为，被感应加热单元电磁感应加热的加热滚筒的区域为最大，发热的加热滚筒表面和调色剂加热介质接触的时间也为最大，所以，传热效率增高。

如果把感应加热单元沿着加热滚筒的外周面配设，长度比加热滚筒和调色剂加热介质的接触圆弧短，则因为，可以把感应加热单元做得很小，所以，定影装置实现小型化可以消减零件成本。

如果把加热滚筒的外径设置成比定影滚筒的外径小，则因为，加热滚筒的热容量比定影滚筒的热容量小，所以，加热滚筒被快速加热，可以缩短升温时间。

如果在定影压紧部分的入口附近的调色剂加热介质的内面一侧上，配置检测调色剂加热介质的温度的温度检测单元使其和该调色剂加热介质接触，则因为，不损伤调色剂加热介质的表面，所以，可以连续确保定影稳定性。进而因为可以检测出进入到调色剂加热介质的定影压紧部分之前的温度，所以可以稳定地维持调色剂加热介质的温度。

Claims

1.一种定影装置，包含：

加热滚筒，由磁性金属制成并且通过电磁感应加热；

定影滚筒，被设置成和所述加热滚筒平行；

无接头带状的调色剂加热介质，被撑挂在所述加热滚筒和所述定影滚筒上，所述无接头带状的调色剂加热介质由所述加热滚筒加热并且由所述两个滚筒转动；

加压滚筒，其隔着所述调色剂加热介质压在所述定影滚筒上，并按照与所述调色剂加热介质相同的方向转动从而形成定影压紧部分，

其特征在于，还包括：

以沿着所述加热滚筒和所述调色剂加热介质的接触区域的长度，沿着所述加热滚筒的外围布置的用于通过电磁感应进行加热的装置，所述无接头带状的调色剂加热介质带有弹性层，所述弹性层在其表面上具有脱模性，并且所述无接头带状的调色剂加热介质还包含能够通过电磁感应加热的材料。

2.如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，所述调色剂加热介质的基体材料由磁性金属组成。

3.如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，所述调色剂加热介质的基体材料由耐热的树脂组成。

4.如权利要求2或者3所述的定影装置，其特征在于，所述基体材料的表面用100μm至300μm厚度的弹性层覆盖。

5.如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，沿着所述加热滚筒的外周面配置用于电磁感应加热的装置，其长度与所述加热滚筒和所述调色剂加热介质的接触区域相同。

6.如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，沿着所述加热滚筒的外周面配置用于电磁感应加热的装置，其长度小于所述加热滚筒和所述调色剂加热介质的接触区域。

7.如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，还包括布置在所述定影压紧部分附近的温度检测单元，所述温度检测单元与所述调色剂加热介质的内表面接触。

8.一种定影装置，包含：

加热滚筒，由磁性金属制成并且通过电磁感应加热；

定影滚筒，被设置成和所述加热滚筒平行；

其特征在于，还包括：

以沿着所述加热滚筒和所述调色剂加热介质的接触区域的长度，沿着所述加热滚筒的外围布置的用于通过电磁感应进行加热的装置，所述无接头带状的调色剂加热介质带有弹性层，所述弹性层在其表面上具有脱模性，所述无接头带状的调色剂加热介质还包含能够通过电磁感应加热的材料，并且

所述加热滚筒和所述无接头带状调色剂加热介质在相同区域被加热。