CN1504841A - 具有挠性旋转体的图像加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明的图像加热装置，对形成在记录材上的图像进行加热，包括：加热器、用于支承该加热器的支承部件、具有挠性并一边与该加热器接触一边旋转的旋转部件、与该旋转部件接触的支撑部件；上述记录材通过上述旋转部件与上述支撑部件之间；在位于比上述加热器记录材移动方向上流的该支承部件的部分上，设有突出部和沟槽部，该突出部比与旋转部件接触的加热器的接触面更朝支撑部件侧突出，该沟槽部设在上述突出部与上述加热器之间，且比与旋转部件接触的上述加热器的接触面凹入；在该沟槽部内收容着润滑剂。由此，可抑制旋转体的驱动力矩。

Description

具有挠性旋转体的图像加热装置

发明领域

本发明涉及图像加热装置，该图像加热装置，可以作为安装在复印机、打印机等图像形成装置内的加热定影器使用，特别涉及具有加热器和一边与该加热器接触一边旋转的挠性旋转体、通过该挠性旋转体加热图像的图像加热器。

背景技术

过去，在复印机、打印机等的图像形成装置中具有加热装置，该加热装置作为图像加热装置(定影装置)使用，把调色剂图像加热定影在记录材上。

在图像形成装置中，在电子照像工作、静电记录工作、磁记录工作等适当的图像形成工作机构部，用复印方式或直接方式把图像信息的未定影图像(调色剂图像(トナ画像))形成载持在记录材上(复印片材、电子照相片材、静电记录材、OHP片材、打印纸、格式纸等)上，为了把这些调色剂图像作为永久固定图像加热定影在记录材面上，要采用定影装置，在现有技术中，这种定影装置广泛地采用热辊方式的加热装置。

近年来，为了快速起动或节能，提出并实用了薄膜加热方式的加热装置。

该薄膜加热方式的加热装置，如图10所示，具有薄膜(旋转体)52和作为另一旋转体的加压辊53。薄膜52内包着作为加热体的一般的陶瓷加热器(以下也称为加热器)51和导引部件54。加压辊53压接于薄膜52。用图未示的支承部件支承着薄膜52和加压辊53，用加压机构55对旋转体52、53加压，形成压接夹持部N。

加压辊53被驱动旋转时，薄膜52的薄膜内面在压接夹持部N中一边与加热器51的加热面紧密接触地滑动、一边在导引部件54的外周从动地旋转。这时，为了降低薄膜内面与加热器或导引部件的滑动摩擦阻力来使薄膜的滑动顺畅，在加热器51的加热面与薄膜内面之间夹设耐热性脂等的润滑剂。

即，在加热器51与作为加压部件的加压辊53之间夹着耐热性薄膜52(也称为定影薄膜、定影带、薄膜)，形成压接夹持部N(加热夹持部、定影夹持部)，把形成载持着应定影而未定影调色剂图像的被加热部件即记录材P导入到压接夹持部N的定影薄膜52与加压辊53之间，与定影薄膜52一起夹持地运送，这样，在压接夹持部N把陶瓷加热器51的热通过定影薄膜52传给记录材P，并用压接夹持部N的加压力把未定影的调色剂图像热压定影在记录材面上。

上述作为定影装置使用的图像加热装置，例如也可以作为对载有图像的记录材进行加热来改善光泽等表面性的装置使用或作为临时定影处理装置等使用。

该薄膜加热方式的图像加热装置具有如下等的优点：可采用陶瓷加热器和作为定影薄膜的低热容量部件构成按需形式的装置，只在图像形成装置的图像形成实施时对作为热源的陶瓷加热器通电，使其发热到预定的定影温度即可，这样，从图像形成装置的电源接通到可实施形成图像状态的时间缩短(快速起动性)，待机时的消耗电力也大幅度减少(节电)。

在薄膜加热方式的图像加热装置中，作为旋转体的圆筒状或环状定影薄膜的驱动方法，有加压辊驱动方式和定影薄膜驱动方式等。加压辊驱动方式是借助加压辊的旋转驱动使被导引定影薄膜内周面的薄膜导引部件(薄膜支承部件)和加压辊压接着的定影薄膜从动地旋转的方法。另外，定影薄膜驱动方式是借助被驱动辊和张紧辊架设着的环状定影薄膜的驱动使加压辊从动旋转的方法。

但是，在上述的薄膜加热方式的加热装置(定影装置)中，存在着以下的问题。

随着打印页数的增加(耐久)，转矩有增高的倾向。即，随着打印页数的增加(耐久)，因滑动摩擦等的原因，薄膜或加热体渐渐被磨削，在该磨削渣等的影响下润滑剂劣化，循环性变差。结果，薄膜与加热体的相互摩擦力增加，转矩增高。

因此，在希望装置高速化、高寿命化时，由于力矩增高，例如使驱动马达失调，或产生因薄膜的从动不良纸不被运送(定影滑行卡住)等。而且在极端的情况下甚至产生薄膜破损的现象。

近年来，对复印机、打印机等的图像形成装置，要求更加高速化、节电化、低成本化、小型化，要求提高速度的同时必须确保对记录材的调色剂图像固定性。为此，如果提高加压力，则会因旋转力矩的增高而引起驱动马达失调，产生定影卡住等现象。

或者，为了增加定影夹持宽度(确保调色剂图像定影性)，虽然也可以增加加热体的宽度，但是，增加了加热体的宽度时，材料费增高，提高了成本，并且加热体变大，薄膜和支承部件等部件也增大，导致装置本体大型化。

另外，如图9所示，如果减小加热体宽度而又要确保夹持宽度，当加热器从薄膜导引部件突出时，在薄膜52滑动时会强力地接触到加热体5 1的边缘部，所以，薄膜52与加热体51的摩擦增大，转矩增高。另外，在通过记录材P时，由于与加热体51的边缘部强烈相碰，使运送负荷急剧上升，导致加压辊53不能运送记录材P，产生所谓的打滑现象。如果为了不碰到边缘部而减小夹持宽度，则不能确保定影性。或者，当加热器比薄膜导引部件缩入时，加热器的热不能恰当地传到薄膜，所以不能确保定影性。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的是提供能抑制旋转体的驱动力矩的图像加热装置。

本发明的另一目的是提供即使装置的累计工作时间长、也能抑制加在加热器上的压力变化的图像加热装置。

本发明的另一目的是提供能使用低造价的驱动马达的图像加热装置。

本发明的另一目的是提供对形成在记录材上的图像进行加热的图像加热装置，该图像加热装置备有：加热器、支承该加热器的支承部件、具有挠性并一边与该加热器接触一边旋转的旋转部件、与该旋转部件接触的支撑部件；上述记录材通过该旋转部件与支撑部件之间；在比上述加热器更靠记录材移动方向上流的该支承部件的部分上设有突出部和沟槽部，该突出部比与该旋转部件接触的该加热器的接触面更朝支撑部件侧突出，该沟槽部设在上述突出部与上述加热器之间，比与旋转部件接触的上述加热器的接触面凹入；在该沟槽部内收容着润滑剂。

本发明的其它目的，可通过一边参照附图一边阅读以下的详细说明得到了解。

附图说明

图1是表示图像形成装置例子的概略构造的纵断面图。

图2是表示第1实施例之定影装置的概略构造的横断面图。

图3是表示第1实施例之定影装置的夹持部构造的详图。

图4A是表示初期状态中的第1实施例之定影装置的耐久的薄膜轨道的图。

图4B是表示经过了5万页时的、第1实施例之定影装置的耐久的薄膜轨道的图。

图4C是表示经过了10万页时的、第1实施例之定影装置的耐久的薄膜轨道的图。

图5是表示现有例和第1实施例之定影装置的力矩变化的图。

图6A是表示第2实施例之定影装置的概略构造的横断面图。

图6B是表示第2实施例之定影装置的夹持部构造的详图。

图7是表示现有例和本发明的耐久的定影装置的力矩变化的图。

图8是表示随着使用的进行，本发明装置中硬度和夹持宽度变化的图。

图9是表示现有例1之定影装置的概略构造的纵断面图。

图10是表示现有例2之定影装置的概略构造的纵断面图。

实施本发明的最佳形态

(第1实施例)

本实施形态的图像加热装置，是采用定影薄膜作为挠性旋转体(定影带)的、加压辊驱动方式的图像加热定影装置。

(1)图像形成装置

图1是表示作为本发明的图像形成装置之一例的激光打印机(下面称为图像形成装置)的概略构造的纵断面图，该图像形成装置包括作为定影装置的加热装置。

该图像形成装置，备有作为图像载体的筒形电子照相感光体(下面称为感光筒)1。该感光筒1自由旋转地支承在装置本体M上，被驱动机构(图未示)驱动而朝着箭头R1的方向以预定工作速度旋转。

在感光筒1的周围，沿着其旋转方向依次配设着带电辊(带电装置)2、曝光装置3、显像装置4、复印辊(复印装置)5、清洁装置6。

另外，在装置本体M的下部配置着收容纸等的薄片状的记录材P的供纸盒7。沿着记录材P的运送路径，从上流侧起依次配置着供纸辊15、运送辊8、端传感器9、运送导引件10、作为本发明加热装置的定影装置11、运送辊12、排纸辊13、排纸托盘14。

下面，说明上述构造的图像形成装置的动作。

由驱动机构(图未示)驱动感光筒1使其朝箭头R1方向旋转，该感光筒1被带电辊2均匀带电，而具有规定的极性和规定的电位。带电后的感光筒1用激光光学系统等的曝光装置3，对其表面进行根据图像信息的图像曝光L，曝光部分的电荷被除去而形成了静电潜像。

静电潜像由显像装置4显像。显像装置4具有显像辊4a，对该显像辊4a施加显像偏压，使调色剂图像附着在感光筒1上的静电潜像上，由此进行作为调色剂图像的显像(显像化)。

调色剂图像由复印辊5复印在纸等的记录材P上。记录材P收容在供纸盒7内，由供纸辊15、运送辊8供纸、供给，通过端传感器9被运送到感光筒1与复印辊5之间的复印夹持部。这时，记录材P的前端被端传感器9检测出，同感光筒1上的调色剂图像同步地被获取。对复印辊5施加复印偏压，由此，感光筒1上的调色剂图像被复印到记录材P上的规定位置。

借助复印而在表面上载持着未定影调色剂图像的记录材P，沿着运送导引件10被运送到定影装置11，在此，未定影调色剂图像被加热加压而定影在记录材P的表面上。关于定影装置11在后面详细说明。调色剂图像定影后的记录材P，由运送辊12、排出辊13运送、排出到装置本体M上面的排纸托盘14上。

调色剂图像复印后的残留在感光筒1上的调色剂(下面称为复印残留调色剂)，由清洁装置6的清洁刮板6a除去，准备下一个图像的形成。反复进行上述动作，就可以一个接一个地进行图像形成。

(2)定影装置11

下面，参照图2详细说明作为本发明的图像加热装置的定影装置11的一个例子。该图是沿着记录材P运送方向(箭头K方向)的装置的横断面图。

该图所示的定影装置11，其主要构成部件有：加热调色剂的加热体即陶瓷加热器20、内包着该加热器20的定影薄膜(挠性旋转体)25、与定影薄膜25相接触的支撑部件即加压辊26、控制加热器20的温度的温度控制装置27、控制记录材P的运送的旋转控制装置28。

加热器20，由安装在装置本体M上的保持部件22(下面称为加热器保持件)支承着。该加热器保持件22是由耐热树脂形成为半圆形的部件，也作为导引定影薄膜25的旋转的导引部件使用。

定影薄膜25形成为圆筒形，由聚酰亚胺等的耐热树脂构成，在上述加热器20和加热器保持件22的周围旋转。该定影薄膜25被后述的加压辊26压紧在加热器20上，由此使得定影薄膜25的里面(内周面)与加热器20的下面相接触。该定影薄膜25，借助加压辊26的朝箭头R26方向的旋转，随着记录材P被朝箭头K方向被运送而朝箭头R25方向旋转。另外，定影薄膜25的左右两端部(长度方向两端部)由加热器保持件22的导引部(图未示)限制着，不从加热器20长度方向脱出。

加热辊26的构造是，在金属制的芯轴26a的外周面设置硅橡胶等具有弹性的耐热性剥离层26b。通过定影薄膜25将该加压辊26压接在加热器20上，在与定影薄膜25之间构成定影夹持部N。关于夹持部N将在后面进行详细说明。

旋转控制装置28具有马达29和CPU30。马达29驱动加压辊26使其旋转。CPU30控制该马达29的旋转。马达29例如可使用步进马达等，除了能够使加压辊26朝箭头R26方向连续旋转外，也能够使加压辊26规定角度规定角度地断续地旋转。即，反复使加压辊26旋转和停止，可以步进地运送记录材P。

温度控制机构27具有热敏电阻(温度检测元件)21和CPU23。热敏电阻21安装在加热器20的里面。CPU23根据该热敏电阻21检测出的温度控制双向可控硅24，控制对加热器20的通电。

如上所述，定影装置11，借助加压辊26的朝箭头R26方向的旋转，一边用定影夹持部N挟持运送记录材P、一边用加热器20对记录材P上的调色剂t进行加热。这时，用旋转控制装置28控制加压辊26的旋转，可恰当地控制记录材P的进给。另外，也可用温度控制机构27恰当地控制加热器20的温度。

下面，详细说明本实施例中的特征部分。本实施例的加热器保持件22，具有突出部32和沟槽部33。突出部32比加热器20与定影薄膜25的接触面更朝加压辊侧突出。沟槽部33设在突出部32与加热器20之间，比加热器20与定影薄膜25的接触面凹入。在沟槽部33收容着润滑剂G。

31是加热器保持件22的一部分，是与加热器保持件22的突出部32一起构成沟槽部33的部分，在沟槽部33内保持着润滑剂。沟槽部33在加热器20的、定影薄膜移动方向(记录材运送方向)上流侧(夹持部上流部)沿着加热器长度设置。

图3是夹持上流部的沟槽部33的放大简图。该图3中，表示形成沟槽部33的“加热器保持件22与加热器20”的关系。A是沟槽部33的深度(从突出部32到底面部31的长度)。B是从加热器保持件22的一部分(底面部)31到加热器20的定影薄膜滑动面的深度。C是从加热器20的表面起的“加热器保持件22的突出部32”的深度。D是从加热器保持件22的沟槽部端到加热器20端的距离(空隙部的宽度)。

深度A在0mm以上、0.4mm以下；深度B在0mm以上、上述深度A以下；距离D在深度A的5倍以上。本实施例中的位置关系是：A＝0.2mm，B＝0.1mm，C＝0.1mm，D＝1.7mm。

它是即使夹持宽度(在本发明中相当于定影薄膜与加压辊的接触宽度)比加热器宽度大，耐热性的薄膜25也不会强烈碰撞加热器边缘的位置关系。这些位置关系是根据加压辊硬度、装置寿命页数适当地设定，但是，至少加热器保持件的突出部32要比加热器20与定影薄膜的接触面更朝加压辊26侧突出，并且，沟槽部33的底面要比加热器20与定影薄膜的接触面凹入。本实施例中，设定加压辊的初期硬度是47°(Asker-C总荷重5.88N)，装置寿命是10万页。

而且，在图8中，表示耐久页数(＝装置的累计工作时间)与加压辊硬度的关系、以及耐久页数与夹持宽度的关系。横轴表示打印页数，纵轴表示硬度(Asker-C总荷重5.88N)和夹持宽度(加压力150N)。例如，初期硬度为47°的加压辊在打印页数为20万页时，硬度变化为43°，随之夹持宽度从7.2mm变化到7.7mm，增加了约0.5mm。

已往，在装置使用初期阶段设计为“夹持宽度≤加热器宽度”时，为了在长时间工作后即使夹持宽度增大，使夹持宽度也不大于加热器宽度，必须将加热器预先设计得比较大。但是，在该构造中，必须预先采用大宽度的加热器，提高了加热器的成本。另一方面，在装置从使用初期阶段设计为“加热器宽度≤夹持宽度”时，不管耐久页数多少，都要使作用在加热器边缘的压力保持一定，为此，不管耐久页数多少，都必须抑制加压辊的硬度变化，使辊的成品率降低。

对此，而本实施例中，由于首先加热保持件的突出部32比加热器20的与定影薄膜接触面朝加压辊26侧突出，并且，沟槽部33的底面比加热器20的与定影薄膜接触面凹入，所以，即使预先设计为“加热器宽度≤夹持宽度”的关系，也能减小作用在加热器边缘上的压力，可抑制驱动力矩。另外，随着装置的使用的进行，即使加压辊的硬度降低、夹持宽度渐渐增大，由于以下的理由也能抑制驱动力矩的增大。

即，本实施例中，利用加压辊的硬度变化，构成图2那样的夹持部N。即，从装置使用初期阶段具有“夹持宽度≥加热器宽度”的关系，而且随着耐久页数的增加，定影薄膜的轨道从图4A变化为图4C。图4A是初期状态的定影薄膜的轨道。图4B是经过了5万页时的定影薄膜的轨道。图4C是经过了10万页时的定影薄膜的轨道。如图4A至图4C所示，随着处理页数的增加而产生的夹持宽度的增加，定影薄膜25进入沟槽部(润滑剂填充部)33的进入量也增大。如图4C所示，当打印了10万页时，定影薄膜通过比加热器与定影薄膜接触面凹入的位置，加压辊的弹性降低。但是，本实施例中，由于在沟槽部33内填充了润滑脂G，所以，即使定影薄膜25进入沟槽部33的进入量增加，定影薄膜25的里面也常与润滑脂G接触。在打印了10万页后，即使在加压辊的弹性相当降低的状态，在沟槽部内也存有足够的润滑脂。另外，即使加压辊的弹性降低，由于定影薄膜进入到沟槽部内，所以，无论打印页数多少，作用在加热器20的与定影薄膜接触面上的压力是稳定的，也不会引起定影不良。这样，即使定影薄膜进入沟槽部33的进入量增加，也能抑制驱动力矩的增大，能抑制定影不良。

另外，由于在往沟槽部33涂敷润滑脂G时，涂敷比沟槽部33的体积多的润滑脂，润滑脂的效果越大，因此，本实施例中，涂敷了170mg的润滑脂G。本实施例中采用的润滑脂是Dow Corning Asia Ltd的HP300·G8005·G8010·G8020等。

上述的润滑脂G即使耐久进行，也总能与定影薄膜25的里面接触，无论耐久状态如何，都能向加热器部(加压部)供给润滑脂，并且，耐热性薄膜不强烈地碰到加热体，所以，可确保良好的摩擦。

图5表示随着耐久页数变化而力矩变化的情形。在已往的装置中，由于在加热体与耐热性薄膜的接触部(夹持加压部)的润滑脂劣化，所以，力矩急剧增大。而本实施例中，由于常向加压部供给润滑脂，所以，如图5所示，几乎没有力矩变化。

这样，可以使润滑剂起到良好的润滑作用，可防止因走纸而引起的力矩增大。可防止产生定影薄膜不旋转而不能运送记录材等的不良状况。

即，在定影加热器的夹持部上流侧设置润滑剂供给部件，正确地设定定影夹持部构造(加热器宽度、加压力、加压辊硬度变化)，借助随着耐久变化而产生的夹持部的变化，在装置寿命以前总能常向定影夹持部供给和循环新的润滑剂，可防止因走纸多而引起的力矩增大和图像不良。另外，不导致装置大型化、高成本化，可防止因走纸引起的定影机构的力矩增大，可消除打滑等引起的图像不良。

(第2实施例)

下面，参照图6A和图6B说明本发明的第2实施例。在图6A和图6B中，与图2、图3中相同部分的说明从略。

在图2、图3所示的第1实施例装置中，由于随着打印页数的增加，润滑剂供给量渐渐变化，所以，与走纸状况相应的供给、例如在连续走纸或通过小尺寸的纸时的润滑剂的供给量有一些不稳定。本实施例中，作为沟槽部的底面设置与加热器保持件分别独立的润滑剂供给部件31，用热膨胀率高于加热器保持件22的材料构成该润滑剂供给部件31。这样，由于由走纸时的加热体20的热使润滑剂供给部件31膨胀，因此能与状况相应地进行稳定的供给。但是，润滑剂供给部件31即使膨胀也必须是不比加热器20更朝加压辊26侧突出的程度的膨胀。

图6A和图6B是本发明图像装置中的夹持部N的详图。夹持部上流部的薄膜内面，在加热器20以外设有图示的润滑剂供给部件31，由于在连续走纸等的热状态下，润滑剂供给部件31膨胀，所以，朝向耐热薄膜靠近。这时，保持在润滑剂供给部件31、加热器保持件22、加热器20和定影薄膜25之间的沟槽部内的润滑脂G与耐热薄膜25的里面接触，渐渐地被运送到加压部。然后，由于在定影处理结束后的后旋转等的变凉时润滑剂供给部件31收缩，附着在薄膜里面的多余润滑脂再被涂敷到润滑剂供给部件31上，准备下一次起动时使用。这样，由于可使润滑脂循环，可以与走纸状况无关地保持良好的力矩。

图7表示由耐久引起的力矩的变化。在已往的装置中，由于接触部的润滑脂逐渐劣化，导致力矩急剧增大。另外，根据走纸状况，润滑剂供给量不稳定，也有时因使用方法导致力矩上升。在本实施例(实施例2)中，由于根据走纸状况能稳定地供给润滑脂，所以，如图7所示，力矩几乎没有变化。这样，不但能防止定影薄膜不旋转而不能运送记录材的状态，而且，作为图像加热装置的驱动马达，也可以采用驱动力矩更小的马达，所以，可降低马达成本。

(其它)

(a)在第1、第2实施例中，加热体20不限于是陶瓷加热器，也可以采用其它的加热器，例如，可采用PTC(Positive TemperatureCoefficient)加热器、电磁感应发热性部件等。

(b)加压旋转体也可以不采用具有弹性部件的辊体，而采用具有弹性部件的环形带体。另外，例如，可采用日本特开2001-228731号公报揭示的、由环形带和加压部件构成的加压薄膜装置，以实现小热容量化。

(c)作为挠性旋转体的薄膜，也可以是由驱动辊和张紧辊张架薄膜来进行驱动的构造(薄膜驱动方式)。

(d)本发明的图像加热装置并不限于作为实施例中的图像定影装置，也可以作为对载有图像的记录材进行加热来改善光泽等表面性的加热装置，也可以作为临时定影的图像加热装置。另外，还可以用作被加热材的加热干燥装置、加热叠层装置等的对被加热材进行加热处理的手段、装置。

上面说明了本发明的各种各样的例子和实施例，但若是本技术领域的技术人员，则可以理解为本发明的主旨和范围并不局限于本说明书内的特定的说明和附图，而是涉及到了本申请专利权利要求中全部记载的各种各样的修改和变更。

Claims (5)

1.一种对形成在记录材上的图像进行加热的图像加热装置，包括：加热器、用于支承该加热器的支承部件、具有挠性并一边与该加热器接触一边旋转的旋转部件、与该旋转部件接触的支撑部件；上述记录材通过该旋转部件与支撑部件之间；在位于比上述加热器更靠上述记录材移动方向侧上流的该支承部件的部分上设有突出部和沟槽部，该突出部比与旋转部件接触的上述加热器的接触面更朝支撑部件侧突出，该沟槽部设在上述突出部与上述加热器之间，比与上述旋转部件接触的上述加热器的接触面凹入；在该沟槽部内收容着润滑剂。

2.如权利要求1所述的图像加热装置，上述记录材移动方向上的、该旋转部件与支撑部件的接触区域比上述加热器的宽度大。

3.如权利要求2所述的图像加热装置，在上述记录材的移动方向上，上述沟槽部的至少一部分处于上述旋转部件与上述支撑部件接触的区域内。

4.如权利要求1所述的图像加热装置，上述沟槽部的深度是0mm以上0.4mm以下，记录材移动方向上的上述沟槽部的宽度是该沟槽部深度的5倍以上。

5.如权利要求1所述的图像加热装置，其特征在于，上述沟槽部的底面部由热膨胀率高于上述支承部件的材料构成。

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