CN1270218C - 用于电子照相成像装置的定影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电子照相成像装置的定影装置，其包括：定影单元，该定影单元包括：加热部分；固定框架，该固定框架将加热部分固定和支承在一侧；以及定影膜，该定影膜沿固定框架的外周滑动；以及按压辊，该按压辊将定影膜压向加热部分，以便使该定影膜滑动。该加热部分安装成与按压辊接触，并形成具有预定宽度的定影辊隙部分。

Description

用于电子照相成像装置的定影装置
技术领域
本发明涉及一种电子照相成像装置的定影装置，特别是，本发明涉及一种电子照相成像装置的定影装置，该定影装置提供了在其中预先形成具有预定宽度的定影辊隙的部分。
背景技术
通常，电子照相打印机包括定影装置，该定影装置加热上面转印有调色剂图像的纸张，使纸张上成粉末状态的调色剂图像熔化，并将该熔融的调色剂图像定影在纸张上。定影装置包括：定影辊，该定影辊将调色剂定影在纸张上；以及按压辊，该按压辊使纸张推靠在定影辊上。
图1是采用卤素灯作为热源的普通定影辊的示意剖视图，而图2是采用图1的定影辊的普通定影装置的示意剖视图。参考图1，定影辊10包括柱形辊11和安装在该柱形辊11内部的卤素灯12。Teflon涂层11a形成于该柱形辊11的外周上。该柱形辊11通过由卤素灯12产生的辐射热来进行加热。
参考图2，按压辊13布置在定影辊10下面，以便与该定影辊10相对，纸张14布置在定影辊10和按压辊13之间。按压辊13由弹簧13a弹性支承，并通过预定压力使从定影辊10和按压辊13之间经过的纸张14紧贴在定影辊10上。这时，上面形成有粉末状态的调色剂图像14a的纸张14在从定影辊10和按压辊13之间经过时由于预定压力和加热而进行定影。
热敏电阻15和温度继电器16安装在定影辊10的一侧。热敏电阻15测量定影辊10的表面温度，当定影辊10的表面温度超过预定值时，温度继电器16切断卤素灯12的供电。热敏电阻15测量定影辊10的表面温度，并将与测量温度相对应的测量电信号传送给打印机(未示出)的控制器(未示出)。该控制器根据测量温度来控制卤素灯12的供电，并使定影辊11的表面温度保持在给定范围内。当由于控制器不能控制定影辊11的温度而使得定影辊11的温度超过预定设置值时，温度继电器16的触点(未示出)断开，以便切断卤素灯12的供电。
使用卤素灯作为热源的普通定影装置的功率消耗较大。特别是，当打开定影装置时，普通定影装置需要较长暖机时间。特别是，在普通定影装置中，定影辊通过由热源产生的辐射热量来加热。因此，传热较慢，对由于接触纸张引起温度降低而导致的温度差的补偿也较慢，从而难以将定影辊10保持在预定温度。
因此，普通定影装置很难用于需要快速供给定影热量的打印机，例如进行每分钟25张纸的高速印刷的彩色激光打印机或黑白激光打印机。
此外，当具有上述结构的普通定影装置用于彩色激光打印机或高速激光打印机时，定影辊的直径将增大。为了提高对高速运动的纸张的传热，或者为了提高对上面重叠有调色剂图像的纸张的传热，需要增加定影辊隙的宽度。
发明内容
本发明提供了一种用于电子照相成像装置的定影装置，该定影装置减小了使用热管的暖机时间，并提供了形成定影辊隙的部分，以便提前增加定影辊隙的宽度。
根据本发明的一个方面，一种电子照相成像装置的定影装置，包括：定影单元，该定影单元包括加热部分；固定框架，该固定框架将加热部分固定和支承在一侧；定影膜，该定影膜沿固定框架的外周滑动；以及按压辊，该按压辊将定影膜压向加热部分，以便使该定影膜滑动。该加热部分安装成与按压辊接触，并形成具有预定宽度的定影辊隙部分，其中
加热部分包括：热管，该热管的两端密封，且预定量的工作流体装于该热管内；绝缘材料，该绝缘材料包围热管；电阻线圈，该电阻线圈缠绕在绝缘材料上，并加热该热管；以及辊隙板，该辊隙板在电阻线圈的底部，用于通过定影膜与按压辊接触，并形成定影辊隙部分。
辊隙板可以由从以下组中选定的陶瓷材料形成：SiC、MgO和Al2O3。
辊隙板在印刷通路中的宽度可以为3-10mm。
通过下面的说明或者通过实施本发明，可以清楚或了解在说明书部分中提及的本发明的附加方面和优点。
此外，作为加热按压辊的加热器的卤素灯可以布置在按压辊内。
热管的一个表面紧贴在辊隙板上，以便向辊隙板传热。
附图说明
通过下面对优选实施例的说明并结合附图，将更清楚本发明的这些和/或其它方面和优点，附图中：
图1是使用卤素灯作为热源的普通定影辊的示意剖视图；
图2是使用图1的定影辊的普通定影装置的示意剖视图；
图3是根据本发明第一实施例的、电子照相成像装置的定影装置的示意剖视图；
图4是图3的加热部分的放大透视图；
图5本实例图4的加热部分的改进实例；以及
图6是根据本发明第二实施例的、电子照相成像装置的定影装置的示意剖视图。
具体实施方式
下面将参考本发明的优选实施例来介绍本发明，在附图中表示了这些优选实施例的实例，且在全部附图中，相同的参考标号表示相同的元件。下面将参考附图介绍实施例，以便解释本发明。
下面将参考附图详细介绍本发明的优选实施例。对图中所示的层或区域的厚度进行了夸大，以便清楚说明。
图3是根据本发明第一实施例的、电子照相成像装置的定影装置的示意剖视图，图4是图3的加热部分的放大透视图。参考图3和4，定影装置100包括按压辊170，该按压辊170沿使得上面有调色剂图像151的打印机纸张150排出的方向进行旋转，即沿箭头A所示方向旋转。定影单元110安装成通过纸张150对着按压辊170，且在形成于定影单元110和按压辊170之间的定影辊隙N处对形成于纸张150上的调色剂图像151进行定影。
定影单元110包括：加热部分120，该加热部分120有在一面的定影辊隙部分N；定影膜130，该定影膜130滑过定影辊隙部分N；以及固定框架140，该固定框架140引导定影膜130，并将加热部分120固定在一侧。定影辊隙部分N形成为预定厚度，例如6-7mm，以便帮助对在高速激光打印机中高速通过的纸张150上的调色剂图像151进行定影。还有，定影辊隙N有助于在彩色激光打印机中定影重叠的调色剂图像。
加热部分120包括：热管121，该热管121的两端都密封，因此该热管121中装有预定量的工作流体；绝缘材料122，该绝缘材料122环绕热管121；电阻线圈123，该电阻线圈123缠绕在绝缘材料122上，以便加热该热管121；以及辊隙板124，该辊隙板124布置在热管121的底侧。该辊隙板124与电阻线圈123绝缘，并向定影膜130传递由热管121和电阻线圈123产生的热量。
热管121形成为管形，且两端密封。预定量的工作流体125容纳于热管121内。工作流体125通过电阻线圈123产生的热量而蒸发，并作为将热量传递给辊隙板124的热介质，且该工作流体能防止定影辊隙部分N处的温度偏移，并能快速加热辊隙板124。工作流体125相对于热管121的容积比为5-50％，例如热管121的容积的5-15％为可工作容积比。不过，工作流体125的容积比小于5％并不作为优选，因为很可能发生蒸干。
工作流体125可根据热管121的材料而选择使用。也就是，当热管121的材料由不锈钢制成时，除了水以外的大部分已知流体都可以用作工作流体125。
当热管121的材料为铜(Cu)时，大部分已知流体都可以用作工作流体125，其中，最优选为水，即蒸馏水。当水或蒸馏水用作工作流体125时，工作流体125的成本减小，且不会产生环境污染。
Ni-Cr电阻或Cr-Fe线圈可以用作电阻线圈123，它们通过由外部电源供电而产生热量。
绝缘材料122例如云母片或玻璃涂层布置在电阻线圈123和热管121之间。不过，当绝缘辊隙板124和固定框架140布置在电阻线圈123的外表面上时，不需要附加的绝缘材料。
具有较高传热率和较高耐热性的陶瓷材料例如MgO、SiC或Al2O3通常用于辊隙板124。在印刷通路中，由于定影辊隙N的宽度为大约2-8mm，且两端的余量为1-2mm，因此该辊隙板124的宽度可以为3-10mm。
固定框架140由在160-190℃的定影温度下不会变形的材料形成。固定框架140利用树脂通过注射模制形成，该树脂例如聚苯硫醚(PPS)或聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)，其中插入有填料例如玻璃纤维。
定影膜130的厚度可以为50-1000μm，在与辊隙板124接触的一侧使用聚酰亚胺，在与调色剂图像150接触的一侧形成有作为调色剂保护层的Teflon涂层。
热敏电阻127安装在加热部分120的一侧。该热敏电阻127测量辊隙板124的表面温度。还有温度继电器128，当辊隙板124的表面温度快速增加时，温度继电器128切断电阻线圈123的供电，以防止过热。
加压辊170包括：弹性辊171，该弹性辊171与辊隙板124接触，并在它们之间形成辊隙N；以及轴172，该轴172支承弹性辊171，并通过驱动单元(未示出)而旋转。弹性辊171可以由耐热硅橡胶形成。定影膜130通过弹性辊171的旋转而沿固定框架140的外周旋转。
下面将参考附图详细介绍根据本发明具有上述结构的、电子照相成像装置的定影装置的操作。
当外部电源向电阻线圈123供电时，电阻线圈123产生热量。一部分热量传递给辊隙板124，另一部分热量传递给热管121。装于热管121中的工作流体125进行加热并蒸发，成气态的工作流体125的热量通过在热管121表面上的绝缘材料122和辊隙板124而传递给定影膜130。工作流体125的热量传递给定影膜130，从而使定影膜130的表面温度达到使形成于纸张150上的粉末状调色剂151快速定影所需的目标温度。
随后，在印刷模式下，粉末状调色剂151转印到纸张150上，该纸张150从定影单元110和按压辊170之间经过。调色剂151通过加热为预定温度的定影膜130而定影在纸张150上。
当定影膜130使调色剂图像151定影在纸张150上时，定影膜130的热量由纸张150吸收。热管121内部的工作流体125损失热量并液化。然后，热量由电阻线圈123传递给工作流体125，该工作流体125蒸发，这样，定影膜130在定影辊隙N处的表面温度保持在适于将调色剂151定影在纸张150上的目标温度。
通常，调色剂图像的定影温度为大约160-190℃。热敏电阻127测量辊隙板124的表面温度，控制器(未示出)使辊隙板124的表面温度保持在适于将调色剂151定影在纸张150上的预定范围内。当表面温度的调节发生故障且辊隙板124的表面温度快速增加时，温度继电器128通过机械操作来断开连向电阻线圈123的供电。该供电操作可以根据设定温度而变化，并可以利用一定控制方法来进行，例如周期性接通/断开、脉冲宽度调制(PWM)、或者成正比和积分(PI)。
图5是表示图4的加热部分的变化形式的透视图。参考图5，加热部分220的热管221的截面形状为三角形，且该热管221的一侧紧贴在辊隙板224的上部上。同样，热管221可以形成各种形状，但是当一侧紧贴辊隙板224时，可以很容易进行传热。
图6是根据本发明第二实施例的、电子照相成像装置的定影装置的示意剖视图。相同的名称或参考标号用于与第一实施例相同的元件，且省略对它们的详细说明。
参考图6，定影装置300包括按压辊370，该按压辊370沿使得上面有调色剂图像351的打印机纸张350排出的方向进行旋转，即沿箭头A所示方向旋转。定影单元310安装成通过纸张350对着按压辊370，并在形成于定影单元310和按压辊370之间的定影辊隙N处对形成于纸张350上的调色剂图像351进行定影。
定影单元310包括：加热部分320，该加热部分320在一面有定影辊隙部分N；定影膜330，该定影膜330滑过定影辊隙部分N；以及固定框架340，该固定框架340引导定影膜330，并将加热部分320固定在一侧。
加热部分320包括：热管321、绝缘材料322(图4的122；图5的222)、电阻线圈323(图4的123；图5的223)、以及辊隙板324。
热敏电阻327安装在加热部分320的一侧。该热敏电阻327测量辊隙板324的表面温度。还有温度继电器328(图3中的128)，当辊隙板324的表面温度快速增加时，该温度继电器328切断电阻线圈323的供电，以便防止过热。
按压辊370包括：弹性辊371(图3中的171)，该弹性辊371与辊隙板324接触，并在它们之间形成定影辊隙N；以及旋转辊372(图3中的172)，该旋转辊372通过表面支承弹性辊371，并通过驱动单元(未示出)而旋转。产生热量并加热旋转辊372的卤素灯373布置在旋转辊372内部。定影膜330通过弹性辊371的旋转而沿固定框架340的外周旋转。
下面将参考附图详细介绍根据本发明具有上述结构的、电子照相成像装置的定影装置的操作。
当外部电源向电阻线圈323供电时，电阻线圈323产生热量。一部分热量传递给辊隙板324，另一部分热量传递给热管321。对装于热管321中的工作流体325进行加热并蒸发，成气态的工作流体325的热量通过在热管321表面上的绝缘材料322和辊隙板324而传递给定影膜330。工作流体325的热量传递给定影膜330，从而使定影膜330的表面温度达到使形成于纸张350上的粉末状调色剂351快速定影所需的目标温度。
卤素灯373也进行供电，旋转辊372的温度增加到预定温度。加热的旋转辊372补偿在定影单元310中消耗的定影热量。因此，该结构的按压辊370能够有效地用于高速激光打印机和彩色激光打印机。
随后，在印刷模式下，粉末状调色剂351转印到纸张350上，该纸张350从定影单元310和按压辊370之间经过。调色剂351通过加热为预定温度的定影膜330以及按压辊370而定影在纸张350上。定影膜330沿固定框架340的外周旋转。
当定影膜330使调色剂图像351定影在纸张350上时，定影膜330的热量由纸张350吸收。热管321内部的工作流体325损失热量并液化。然后，热量由电阻线圈323传递给工作流体325，该工作流体325蒸发，这样，定影膜330的表面温度保持在适于将调色剂351定影在纸张350上的目标温度。
与根据本发明第一实施例的定影装置100的热负载相比，根据本发明第二实施例的定影装置300的定影单元310的热负载降低。还有，与根据本发明第一实施例的定影装置100的暖机时间相比，根据本发明第二实施例的定影装置300的暖机时间加快。
如上所述，在根据本发明的、电子照相成像装置的定影装置中，通过使用热管，开始印刷所需的暖机时间减小，且形成有具有预定宽度的定影辊隙，这样，该定影装置能够有效用于具有很高定影热量的彩色激光打印机和高速激光打印机。
尽管已经参考优选实施例特别表示和介绍了本发明，但是本领域技术人员应当知道，在不脱离由附加权利要求和它们的等效物所确定的本发明的精神和范围的情况下，在形式上和细节上可以进行各种变化。
尽管已经表示和介绍了本发明的几个实施例，但是本领域技术人员应当知道，在不脱离由附加权利要求和它们的等效物所确定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化。

Claims (7)

1.一种电子照相成像装置的定影装置，包括：
定影单元(110；310)，该定影单元(110；310)包括：加热部分(120；320)；固定框架(140；340)，该固定框架(140；340)将加热部分(120；320)固定和支承在一侧；以及定影膜(130；330)，该定影膜(130；330)沿固定框架(140；340)的外周滑动；以及
按压辊(170；370)，该按压辊(170；370)将定影膜(130；330)压向加热部分(120；320)，以便使该定影膜(130；330)滑动；
其中，该加热部分(120；320)安装成与按压辊(170；370)接触，并形成具有预定宽度的定影辊隙部分(N)，其中，该加热部分(120；320)包括：
热管(121；321)，该热管(121；321)的两端密封，且预定量的工作流体(125)装于该热管(121；321)内；
绝缘材料(122；222；322)，该绝缘材料(122；222；322)包围热管(121；321)；
电阻线圈(123；223；323)，该电阻线圈(123；223；323)缠绕在绝缘材料(122；222；322)上，并加热该热管(121；321)；以及
辊隙板(124；324)，该辊隙板(124；324)在电阻线圈(123；223；323)的底部，用于通过定影膜(130；330)与按压辊(170；370)接触，并形成定影辊隙部分(N)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中：该辊隙板(124；324)由从以下组中选定的陶瓷材料形成：SiC、MgO和Al2O3。
3.根据权利要求2所述的装置，其中：该辊隙板(124；324)在印刷通路中的宽度可以为3-10mm。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括加热器，该加热器加热按压辊(170；370)，并布置在按压辊(170；370)内部。
5.根据权利要求4所述的装置，其中：该加热器为卤素灯(373)。
6.根据权利要求1所述的装置，其中：该热管(121；321)的一个表面紧贴在辊隙板(124；324)上，以便向辊隙板(124；324)传热。
7.根据权利要求1所述的装置，其中：该固定框架(140；340)通过注射模制来制造。
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