CN1540456A - 加热装置、具有该加热装置的成像装置及加热方法 - Google Patents
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Abstract
一种加热装置及具有该加热装置的成像装置及加热方法。本发明的定影装置(加热装置)具有相互压接的加热辊和加压辊,通过使被加热材料通过由所述加热辊和加压辊压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热,而且还配置有由该加压辊的外侧对所述加压辊实施加热的外部加热辊,所述被加热材料上任意一点通过所述压接区域的通过时间为2.3×10-2秒以下,当所述加热辊的表面温度取为T1(℃),所述加压辊的表面温度取为T2(℃)时,所述表面温度T1和T2满足公式T1-T2≤100(℃),且最好满足公式T1-T2≤70(℃)。采用这种构成形式,可以减少施加至加热辊的荷重,降低电力消耗。
Description
技术领域
本发明涉及通过热能和压力对媒体实施加热的加热装置,具有这种加热装置的成像装置,以及相应的加热方法。
背景技术
通过热能和压力对媒体(被加热材料)实施加热的加热装置,对于在诸如复印机和打印机等等的、按照电子照像方式运行的成像装置中,作为将显影剂定影在记录媒体上用的定影装置使用的场合,通常大多采用的是加热辊定影方式的结构。
按照加热辊定影方式构成的定影装置,具有相互压接着的辊对(加热辊和加压辊)。而且,在与记录媒体(记录纸)的调色剂图像面侧相接的辊(加热辊)内部,设置有诸如卤素加热器等加热部件。
在利用加热部件将加热辊加热至预定温度(定影温度)之后,使形成有由未实施定影处理的调色剂图像的记录媒体,通过加热辊和加压辊间的压接部(定影辊隙部),以通过热能和压力对调色剂图像实施定影处理。
然而当采用这种加热辊定影方式时,由加热辊开始实施加热作业之后,至加热辊到达定影温度时的时间(升温时间)比较长。因此,从使用方便的角度考虑,即使在待机状态也需要对加热辊实施预热,所以存在有升温时和待机时的电力消耗比较大的问题。
为了解决这一问题,近年来已经提出了采用薄壁加热辊定影方式的定影装置(如果举例来说,可以参见日本专利申请:特开平9-244448号公报(1979年9月19日公开))。
这种薄壁加热辊定影方式的定影装置,可以使加热辊的芯型部件薄型化,从而可以降低加热辊的热容量。采用这种形式,可以缩短升温时间,进而降低升温时和待机时的电力消耗。
然而,这种薄壁加热辊定影方式,对于低速和中速装置(比如说纬向传送A4型号的记录纸,复印速度低于50张/分),尚可以使加热辊薄型化,但对于高速装置(比如说纬向传送A4型号的记录纸,复印速度50张/分以上),则难以使加热辊薄型化。
因此,高速装置仍存在有升温时间比较长(通常为3分钟以上)、电力消耗比较大的问题。下面参考图16,对难以采用这种构成形式使高速装置中的加热辊薄型化的原因进行说明。
图16为表示属于在先技术的低速和中速装置及高速装置中的辊隙通过时间,与加热辊温度(辊温度)和施加在通过定影辊隙部处的记录纸的压力(表面压力)之间关系的曲线图。
在此,辊隙通过时间,也被称为デュエル时间,即由定影速度(记录纸传送速度)除定影辊隙部的宽度获得的时间,用于表示记录纸上任意一点通过定影辊隙部所需要的时间。因此一般说来,复印速度越快,辊隙通过时间越短。
正如图16所示,对于低速和中速装置,可以通过使定影辊温度升高的方式,保障复印速度加快、辊隙通过时间缩短时的运行需要,从而可以向记录纸施加所需要的热能,确保具有足够的定影性能。因此,表面压力可以与辊隙通过时间无关,且大体保持为一定。
然而对于高速装置,由于定影速度比低速和中速装置更快,辊隙通过时间通常在23毫秒(msec)(2.3×10-2秒)以下。另一方面,加热辊在常规使用时的温度通常是有限的(比如说为200℃)。因此,为了不使加热辊的耐热性能出现问题,通常不可以将加热辊的温度提升至临界温度以上。因此,对于高速装置来说,是在加热辊的温度一定(临界温度)的状态下,通过将表面压力设定得比较高以确保其定影性能。
这样,向加热辊施加比较大的荷重,由此,和低速及中速装置相比,高速装置不能使加热辊薄型化,因此难以缩短升温时间,从而会使电力消耗比较大。
而且,由于向加热辊施加比较大的荷重,还会使加热辊产生蠕变,缩短辊使用寿命,并且可能会使记录纸出现皱摺和卷取现象。
而且,由于难以使加热辊薄型化,所以还会使装置大型化。而且,加热辊的驱动扭矩增加,这将导致使电力消耗增大,并存在使驱动部件的使用寿命缩短等问题。
为了解决所述升温时和待机时电力消耗比较大的问题,近年来还已经有专利文献提出了使用外部辊加热方式的定影装置(下面也称为外部辊加热型定影装置)(如果举例来说,可以参见日本专利申请:特开2000-338818号公报(2000年12月8日公开))。
这种外部辊加热型定影装置是在所述热辊定影方式的定影装置中,进一步设置有外部加热辊的装置。外部加热辊是一种加压辊用的辅助加热部件,它与加压辊相抵接,并且由外部对加压辊的表面实施加热。
因此,由于可提高加压辊的表面温度,故与采用加热辊定影方式的定影装置相比,还可以由加压辊侧对记录纸实施更主动的热量供给。采用这种构成形式,可以缩短升温时间,减少待机时加热辊的预热需求。因此,采用这种构成形式可以降低电力消耗。
通过由加压辊侧也可对记录纸实施主动的热能供给的方式,可以降低相对于记录纸的定影荷重。而且,还可以防止通过定影辊隙部的记录纸出现卷取现象。
通过这种降低定影荷重的方式,可以使用在通常需要比较大的定影荷重的高速装置(比如说纬向传送A4型号的记录纸,复印(纸张通过)速度55张/分以上,记录纸上任意一点通过定影辊隙部所需要的通过时间在23毫秒以下)中。换句话说就是,外部辊加热型定影装置通过降低定影荷重,可以使加热辊呈薄型化、小型化等等的低热容量化,从而可以缩短升温时间,以及降低伴随其的电力消耗,因此适用于属于高速装置技术领域的定影装置。
然而,所述外部辊加热型定影装置和热辊定影方式的定影装置相比,其加压辊的表面温度比较高,由加压辊的表面排放出的热量将比较大。而且,外部加热辊表面也会排放出热量。
因此,由于诸如辊直径、辊壁厚、相对加压辊的荷重、表面温度等等外部加热辊构成条件,还具有诸如由定影装置排放出的热量比较大,所以和热辊定影方式的定影装置相比,其电力消耗反而增大(热效率比较低)等可能性。
因此,由定影装置排放出的热能比较大。由于这种原因,还将导致热效率恶化,机内温度上升等问题。
发明内容
本发明的第一目的就是提供一种可以减小施加至加热辊的荷重、降低电力消耗的加热装置、具有这种加热装置的成像装置以及相应的加热方法。
为了能够实现上述第一目的,本发明提供的加热装置具有相互压接的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域的方式,对所述被加热材料实施加热处理,其中,还配置有由该第二加热部件的外侧对该第二加热部件实施加热作业的外部加热部件,所述被加热材料上任意一点通过所述压接区域的通过时间在2.3×10-2秒以下,如果将所述第一加热部件的表面温度取为T1(℃),所述第二加热部件的表面温度取为T2(℃),则所述表面温度T1和T2满足公式T1-T2≤100(℃),且最好满足公式T1-T2≤70(℃)。
如果采用上述构成形式,通过使第一加热部件的表面温度T1(℃)和第二加热部件的表面温度T2(℃)满足T1-T2≤100(℃),或是进一步满足T1-T2≤70(℃)的方式,即使对于被加热材料上任意一点通过压接区域的通过时间在2.3×10-2秒以下的高速装置,仍不使压接区域的表面压力增加。换句话说就是,可以降低施加在加热部件处的荷重。
因此,可以使加热部件薄型化,降低其热容量。采用这种构成形式,可以缩短加热装置的升温时间。因此,将不再需要对加热部件实施预热作业,可以降低升温时和待机时的电力消耗。
通过降低施加在加热部件处的荷重,可以防止例如加热部件产生蠕变,进而可以延长其使用寿命。
而且,由于可使加热部件薄型化,故可以使加热装置小型化。由于可以减小加热部件用的驱动扭矩,所以还可以降低电力消耗,并且可以延长驱动部件的使用寿命。
为了能够实现上述第一目的,本发明提供的加热装置具有相互压接的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域的方式,对所述被加热材料实施加热处理,其中,所述被加热材料上任意一点通过所述压接区域的通过时间在2.3×10-2秒以下;如果将所述被加热材料通过时,由所述第一加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q1,由所述第二加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q2,则所述热量Q1和热量Q2满足公式Q2/(Q1+Q2)≥0.25,且最好满足公式Q2/(Q1+Q2)≥0.3。
例如,即使第二加热部件的表面温度保持在高温状态,在构成第二加热部件用的材料的热传导率非常低的场合等情况,仍不能由第二加热部件向被加热材料传递足够的热量,所以加热作业不充分。
然而如果采用如上所述的构成形式,不对加热部件的温度,而对传递至被加热材料处的热量实施设定,所以不论采用哪种材料制作加热部件,均可以获得与如上所述的、第一加热部件的表面温度T1和第二加热部件的表面温度T2满足T1-T2≤70(℃)的场合相同的技术效果。
换句话说就是,可以减小施加至加热部件的荷重,可以降低电力消耗。
为了能够实现上述第一目的,本发明提供的成像装置具有在被加热材料上形成由未实施定影处理的调色剂构成的图像的图像转印装置;以及对被加热材料上未实施定影处理的调色剂实施定影的、如上所述的加热装置。
如果采用这种构成形式,可以提供电力消耗比较小的成像装置。而且例如可以将加热装置用作定影装置。因此,可以确保调色剂的定影性能,同时减少荷重,从而可降低电力消耗,并且可以防止作为被加热材料的记录纸出现皱摺和卷曲现象。
因此,本发明可提供一种使用可使加热部件和驱动部件的使用寿命延长的加热装置的成像装置。
为了能够实现上述第一目的,本发明提供的加热方法通过以被加热材料上任意一点在2.3×10-2秒以内通过的方式,使所述被加热材料通过由第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热处理,其中,如果将所述第一加热部件的表面温度取为T1(℃),所述第二加热部件的表面温度取为T2(℃),则按照使所述表面温度T1和T2满足公式T1-T2≤100(℃)、且最好满足公式T1-T2≤70(℃)的方式,使用外部加热部件由第二加热部件的外侧对所述第二加热部件实施加热。
如果采用这种加热方法,通过使第一加热部件的表面温度T1(℃)和第二加热部件的表面温度T2(℃)满足T1-T2≤100(℃),或是进一步满足T1-T2≤70(℃)的方式,即使对于被加热材料上任意一点通过压接区域的通过时间在2.3×10-2秒以下的高速装置,仍不增加压接区域的表面压力。换句话说就是,可以降低施加在加热部件处的荷重。
因此,可以使加热部件薄型化,降低其热容量。采用这种构成形式,可以缩短使用所述加热方法的加热装置的升温时间。因此,将不再需要对加热部件实施预热作业,可以降低升温时和待机时的电力消耗。
为了能够实现上述第一目的,本发明提供的加热方法通过以使被加热材料上任意一点在2.3×10-2秒以内通过的方式,使所述被加热材料通过由第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热处理,其中,如果将所述被加热材料通过所述压接区域时,由所述第一加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q1,由所述第二加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q2,则按照使所述热量Q1和热量Q2满足公式Q2/(Q1+Q2)≥0.25、且最好满足公式Q2/(Q1+Q2)≥0.3的方式实施控制。
如果采用如上所述的加热方法,可以不对加热部件的温度,而对传递至被加热材料处的热量实施设定,所以不论采用哪种材料制作加热部件,均可以获得与如上所述的、第一加热部件的表面温度T1和第二加热部件的表面温度T2满足T1-T2≤70(℃)的场合相同的技术效果。换句话说就是,这种构成形式可以减小施加至加热部件处的荷重,可以降低电力消耗。
而且,本发明的第二目的就是提供一种即使设置有为使加热被加热材料用的加热部件达到预定温度而对加热部件实施加热作业的外部加热部件,也可以降低电力消耗和/或提高热效率的加热装置、具有这种加热装置的成像装置以及相应的加热方法。
为了能够实现上述第二目的,本发明提供的加热装置具有相互压接的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热处理,其中,其具有与所述第二加热部件外侧相接,与该第二加热部件一起起旋转,并且为使所述第二加热部件的表面温度达到预定温度而对所述第二加热部件实施加热作业的外部加热部件,依据所述外部加热部件的构成材料和热容量、所述被加热材料通过时加热装置的消耗电力和所述被加热材料通过时所述外部加热部件的表面温度,确定转动着的所述第二加热部件上的任意一点,通过所述第二加热部件与所述外部加热部件相接的加热辊隙区域所需要的加热辊隙通过时间。
采用这种构成形式例如可以按照使被加热材料通过时加热装置(第一、第二加热部件和外部加热部件)的消耗电力,小于不使用外部加热部件的结构的加热装置的消耗电力的方式,以及按照使被加热材料通过时的外部加热部件的表面温度不超过预先设定的温度(例如耐热温度)的方式,根据外部加热部件的构成材料和热容量,决定加热辊隙通过时间。
因此,如果采用按照这种方式确定的加热辊隙通过时间的加热装置,即使设置有外部加热部件,也可以降低电力消耗。
为了实现上述第二目的,本发明提供的加热装置具有相互压接的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域的方式,对所述被加热材料实施加热处理,其中,其具有为使所述第二加热部件的表面温度达到预定温度而对所述第二加热部件实施加热作业的外部加热部件,所述被加热材料由所述第一加热部件和所述第二加热部件的下方朝向上方,或是由上方朝向下方通过所述压接区域。
如果采用这种构成形式,可以使所述被加热材料通过压接区域的方向(被加热材料的传送方向)为大体垂直方向,从而可以形成相对第一、第二加热部件向下的区域。因此,可以降低来自第一、第二加热部件的由于对流产生的放热热量。
而且,在加热装置内被加热的空气将滞留在位于第一、第二加热部件下侧的空间(下空间)中,对第二加热部件实施加热,所以可以提高加热装置的热效率。
为了实现上述第二目的,本发明成像装置其具有在被加热材料上形成由未实施定影处理的调色剂构成的图像的图像转印装置,以及对被加热材料上未实施定影处理的调色剂实施定影的、如上所述的加热装置。
如果采用这种构成形式,可提供一种可将所述加热装置用作定影装置的、电力消耗比较小的成像装置。在将所述加热装置用在高速装置的图像中时,可以确保调色剂的定影性能,同时由于荷重小故即使是高速装置也可降低电力消耗,并且可以防止作为被加热材料的记录纸(记录媒体)出现皱摺和卷曲现象。
如果采用这种构成形式,提供一种热效率良好的成像装置。
为了实现上述第二目的,本发明的加热方法通过使被加热材料通过由第一加热部件和第二加热部件压接形成,对所述被加热材料实施加热处理,其中,其依据与所述第二加热部件外侧相接、与该第二加热部件一起转动,并为使所述第二加热部件的表面温度达到规定温度而对所述第二加热部件实施加热作业的外部加热部件的构成材料和热容量,所述第一加热部件、所述第二加热部件和所述外部加热部件的电力消耗和所述外部加热部件的表面温度,确定转动的所述第二加热部件上的任意一点,通过所述第二加热部件与所述外部加热部件相接构成的加热辊隙区域所需要的加热辊隙通过时间。
根据这种加热方法根据外部加热部件的构成材料和热容量,确定加热辊隙通过时间,使被加热材料通过时外部加热部件的表面温度不超过预先设定的温度(比如耐热温度)从而使被加热材料通过时加热装置的消耗电力,小于未设置有外部加热部件的加热装置(第一、第二加热部件和外部加热部件)的消耗电力。
因此,如果采用按照这种方式确定的加热辊隙通过时间的加热装置的构成形式,即使设置有外部加热部件,也可以使用比较小的消耗电力对被加热材料实施加热作业。
本发明的其它目的、特征和优点,可以通过下面的说明获得充分了解。而且,可以通过下面参考附图进行的说明,明白本发明的优点。
附图说明
图1为表示涉及本发明一种实施形式的定影装置主要部分的结构图;
图2为表示所需表面压力(kPa)与加热辊的表面温度T1和加压辊的表面温度T2间的温度差(℃)之间关系的曲线图;
图3为表示升温时间(秒)和能量消耗效率(Wh/h),与加热辊的表面温度T1和加压辊的表面温度T2间的温度差(℃)之间关系的曲线图;
图4为表示加热辊沿轴向方向每单位长度的热容量(J/m℃),与升温时间(秒)之间关系的曲线图;
图5为表示所需表面压力P(kPa)与由加热辊传递至记录纸P处的热能Q2相对于总热量Q1+Q2的比率Q2/(Q1+Q2)之间关系的曲线图;
图6为表示升温时间和能量消耗效率,与热量Q2相对于总热量Q1+Q2的比率Q2/(Q1+Q2)之间关系的曲线图;
图7为表示本发明另一实施形式的定影装置主要部分的结构图;
图8为表示由外侧观察具有如图1所示的定影装置的成像装置的结构的立体图;
图9为表示上述成像装置的内部结构的图;
图10为表示在上述成像装置中的原稿图像读取装置的构成形式的图;
图11为表示在上述成像装置中的图像记录装置的构成形式的图;
图12为表示在上述成像装置中的记录材料用供给装置的构成形式的图;
图13为表示在上述成像装置中的外部记录材料用供给装置的构成形式的图;
图14为表示在上述成像装置中的后处理装置的构成形式的图;
图15为表示在上述成像装置中的双面印刷用装置的构成形式的图;
图16为表示属于在先技术的低速和中速装置及高速装置中的辊隙通过时间,与辊温度和施加在通过定影辊隙部处的记录纸的表面压力之间关系的曲线图;
图17为表示对于外部加热辊由铝材构成,定影速度为325(毫米(mm)/秒)的场合,外部加热辊温度(辊温度)(℃)和纸张通过时消耗电力(W),与加热辊隙通过时间(毫秒)之间关系的曲线图;
图18为表示对于外部加热辊由铝材构成,定影速度为365(毫米(mm)/秒)的场合,外部加热辊温度(辊温度)(℃)和纸张通过时消耗电力(W),与加热辊隙通过时间(毫秒)之间关系的曲线图;
图19为表示对于外部加热辊由铝材构成,定影速度为395(毫米(mm)/秒)的场合,外部加热辊温度(辊温度)(℃)和纸张通过时消耗电力(W),与加热辊隙通过时间(毫秒)之间关系的曲线图;
图20是作为比较例的定影装置主要部分的结构图;
图21为表示在外部加热辊由铝材构成的场合,纸张通过时消耗电力在作为比较例的纸张通过时消耗电力以下,且外部加热辊的表面温度在200℃以下时,加热辊隙通过时间(毫秒)与记录纸纸张通过速度(张/分)之间关系的曲线图;
图22为表示在外部加热辊由铝材构成,纸张通过时消耗电力在比较例的纸张通过时消耗电力以下,且外部加热辊的表面温度在200℃以下时,加热辊隙通过时间(毫秒)与定影速度(毫米(mm)/秒)之间关系的曲线图;
图23为表示对于外部加热辊由碳钢构成,且定影速度为325(毫米(mm)/秒)的场合,外部加热辊温度(辊温度)(℃)和纸张通过时消耗电力(W),与加热辊隙通过时间(毫秒)之间关系的曲线图;
图24为表示对于外部加热辊由碳钢构成,且定影速度为365(毫米(mm)/秒)的场合,外部加热辊温度(辊温度)(℃)和纸张通过时消耗电力(W),与加热辊隙通过时间(毫秒)之间关系的曲线图;
图25为表示对于外部加热辊由碳钢构成,且定影速度为395(毫米(mm)/秒)的场合,外部加热辊温度(辊温度)(℃)和纸张通过时消耗电力(W),与加热辊隙通过时间(毫秒)之间关系的曲线图;
图26为表示在外部加热辊由碳钢构成,纸张通过时消耗电力在比较例的纸张通过时消耗电力以下,且外部加热辊的表面温度在200℃以下时,加热辊隙通过时间(毫秒)与记录纸纸张通过速度(张/分)之间关系的曲线图;
图27为表示在外部加热辊由碳钢构成,纸张通过时消耗电力在比较例的纸张通过时消耗电力以下,且外部加热辊的表面温度在200℃以下时,加热辊隙通过时间(毫秒)与定影速度(毫米(mm)/秒)之间关系的曲线图;
图28为本发明另一实施形式的定影装置主要部分的结构图;
图29为表示如图28所示的定影装置还具有清洁辊时的构成形式的图;
图30为表示纸张通过方向为水平方向的定影装置(比较例①)的构成形式的图;
图31为表示外部加热辊配置在相对加压辊为135°的位置处时的构成形式的图;
图32为表示与如图31所示的结构纸张通过方向相反时的构成形式的图;
图33为表示与如图29所示的定影装置清洁辊配置位置不同的比较例的构成形式的图;
图34为表示与如图29所示的定影装置清洁辊配置位置不同的另一比较例的构成形式的图;
图35为表示本发明另一实施形式的定影装置主要部分结构的图。
具体实施方式
[实施形式1]
下面参考附图1~6,以及附图8~15,对本发明的一种实施形式进行说明。
图1示出了本实施形式的定影装置(加热装置)23的主要部分的构成形式。正如该图所示,这种定影装置23具有加热辊(第一加热部件)231,加压辊(第二加热部件)232,外部加热辊(第三加热部件)233,以及清洁辊240。
下面,对定影装置23应用于电子照像方式的复印机时的构成形式的一例进行说明。定影装置23通过在形成有由未实施定影处理的调色剂T构成的图像的记录纸P上,施加热能和压力使调色剂T定影在记录纸P上。
正如图1所示,加热辊231是可以沿图中箭头A所示方向转动的辊,用于对通过如后所述的定影辊隙部Y(通过使加热辊231和如后所述的加压辊232与记录纸P相接触的方式,将调色剂T定影在记录纸P上的区域)的记录纸P实施加热处理。加热辊231由呈圆筒状的芯型部件231a和脱模层231b构成。
芯型部件231a为加热辊231的主体,呈中空圆筒状。构成芯型部件231a用的材料最好为铁、铝、铜等金属,或是它们的合金,例如可以采用不锈钢和碳钢等。在此,芯型部件231a采用的是直径为40毫米(mm),且为了低热容量化而使其壁厚为0.4毫米(mm)的铁(STKM(碳钢))制作的芯型部件。
脱模层231b为防止记录纸P上的调色剂T出现偏置,形成在芯型部件231a的外侧周表面上。构成脱模层231b的材料适用诸如PFA(全氟烃氧基烷烃:四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物)和PEFE(聚四氟乙烯)等氟树脂、硅橡胶、氟橡胶等。而且在此,是将PFA和PEFE的混合物设置在芯型部件231a上,并且通过涂覆烧结方式形成壁厚为25微米(μm)的脱模层231b。
在加热辊231的芯型部件231a之内,还配置有由卤素加热器构成的加热用灯234、235(加热源)。加热用灯234、235可以通过由图中未示出的控制回路提供电力的方式,按照预定的发热分布发光,辐射红外线。采用这种构成形式,可以对加热辊231的内侧表面实施加热。
换句话说就是,加热辊231可以由加热用灯234、235加热至预定温度(在此为200℃)。采用这种构成形式,可以对通过定影辊隙部(压接区域)Y的、形成有由未实施定影处理的调色剂T图像的记录纸P实施加热处理,从而可以使调色剂T熔融定影在记录纸P上。在此,加热用灯234、235的总额定输出为700瓦(W)。
在加热辊231的外侧周部附近位于定影辊隙部Y附近的下流侧,还设置有按照使调色剂T定影后的记录纸P离开加热辊231的方式实施导向动作的导向部238。
加压辊232是可以沿图中箭头B所示方向转动的辊,并且通过图中未示出的、弹簧等加压部件,周诸如274N的力压接在加热辊231处。采用这种构成形式,在与加热辊231之间形成宽度大约为7毫米(mm)的定影辊隙部Y。加压辊232由芯型部件232a、耐热弹性材料层232b和脱模层232c构成。
芯型部件232a是加压辊232的主体,呈中空圆筒状。构成芯型部件232a用的材料最好为铁、铝等金属,或是它们的合金,例如采用不锈钢和碳钢等。在此,芯型部件232a采用的是直径为28毫米(mm)的不锈钢(不锈钢(SUS))构成的芯型部件。
耐热弹性材料层232b形成在芯型部件232a的外侧周表面上,并且由厚度为6毫米(mm)的发泡型硅橡胶(橡胶硬度:JIS-A 50℃)构成。换句话说就是,耐热弹性材料层232b具有可在上述加压部件施加压力时产生变形的弹性,并且具有抵抗由如后所述的外部加热辊233施加的热量的耐热性。
脱模层232c形成在耐热弹性材料层232b的表面上,并且由厚度为50微米(μm)的氟树脂PFA管构成。脱模层232c具有脱模性。
在外部加热辊233的内部设置有加热用灯(加热源)239,对加压辊232实施加热。加热用灯239的构成形式与如上所述的加热用灯234、235的构成形式相同,在这里,其额定输出为300瓦(W)。外部加热辊233相对于加压辊232配置在定影辊隙部Y的上流侧,并以预定的压接力实施压接。
通过使外部加热辊233按照预定的压接力对加压辊232实施压接,在外部加热辊233与加压辊232之间形成加热辊隙部Z(加热辊隙区域)。在此,这一加热辊隙部Z的宽度(沿图中箭头B所示方向上的长度)为3毫米(mm)。
外部加热辊233由芯型部件(外部加热部件)233a和耐热脱模层(具有耐热性的树脂)233b构成。芯型部件233a为外部加热辊233的主体,最好由铁、铝、铜等金属,或是它们的合金构成,例如采用不锈钢和碳钢等制作。在此,芯型部件233a采用的是直径为15毫米(mm),厚度为0.5毫米(mm)的铝制圆筒轴。
构成耐热脱模层233b的材料采用具有良好耐热性和脱膜性的合成树脂材料,例如硅橡胶和氟橡胶等弹性体,或是PFA和PEFE等氟树脂。而且在此,是将PFA和PEFE的混合物用作耐热脱模层233b的材料,并设置在芯型部件233a上,并且通过涂覆烧结方式形成壁厚为25微米(μm)的耐热脱模层233b的。
在加热辊231的外侧周部附近处,配置有对加热辊231的表面温度实施检测用的温度传感器(温度检测部件;温度检测部)237。图中未示出的控制回路(控制部件;控制部)依据温度传感器237检测出的温度,为使加热辊231的表面温度达到规定温度,对供给加热用灯234、235的电力实施控制。
在加压辊232的外侧周部附近处,配置有对加压辊232的表面温度实施检测用的温度传感器(温度检测部件)242。在外部加热辊233的外侧周部附近处,配置有对外部加热辊233的表面温度实施检测用的温度传感器(温度检测部件)236。
图中未示出的控制回路(控制部件)依据温度传感器242检测出的、加压辊232的表面温度,以及温度传感器236检测出的、外部加热辊233的表面温度,为使外部加热辊233的表面温度达到规定温度,对供给加热用灯239的电力实施控制。采用这种构成形式,通过对供给加热用灯239的电力实施控制,对加压辊232的表面温度和外部加热辊233的表面温度实施控制。
另外,在采用例如予先求出使加热辊231的表面温度和加压辊232的表面温度间的温度差为所需要值这样的外部加热辊233的温度条件,并且用这一条件对外部加热辊233的温度实施控制的方法时,也可以不设置温度传感器242。
在加压辊232的周围位于外部加热辊233的上游侧处,配置有清洁辊240。
加热辊231、加压辊232和外部加热辊233的构成形式(比如说使用的材料、大小和形状等),并不特别限于上述的构成形式。
清洁辊240用于去除附着在加压辊232上的调色剂、纸粉等,以防止对外部加热辊233形成污染。清洁辊240相对于加压辊232设置在加热辊隙部Z的上游侧,以预定的压接力实施压接。
清洁辊240以伴随加压辊232的转动而转动的方式实施枢轴支承。清洁辊240由铝或不锈钢等的金属芯型部件构成,并且呈圆筒形状。在此,构成清洁辊240的材料使用的是不锈钢。
加热辊231、加压辊232、外部加热辊233和清洁辊240的构成形式(比如说使用的材料、大小和形状等等),并不特别限于上述的构成形式。
下面,对定影装置23的动作进行说明。正如图1所示,形成有由未实施定影处理的调色剂T构成的图像的记录纸P,沿图中箭头C所示的方向实施传送。记录纸P通过由加热用灯234、235加热至200℃的加热辊231,与由外部加热辊233加热至预定温度并且压接在加热辊231上的加压辊232之间,即通过定影辊隙部Y。
在这时,由辊231、232实施的加热、加压处理,使未实施定影处理的调色剂T熔融、压附在记录纸P上。采用这种方式,具有上述构成形式的定影装置23,可以使调色剂T定影在通过辊231、232间的记录纸P上。
记录纸P上的任意一点通过定影辊隙部Y所需的时间,即当将定影辊隙部Y的宽度(毫米(mm))/记录纸P的传送(定影)速度(毫米(mm)/秒)取为辊隙通过时间时,在本实施形式中的辊隙通过时间最好在23毫秒以下。换句话说就是,本定影装置23可应用于高速装置。
复印机通常可以以复印模式、升温模式、待机模式等实施驱动。
升温模式是复印机接通电源等后复印机将要进入的模式。在这种运行模式下,复印机首先向加热用灯234、235实施电力供给,按照将加热辊231一直加热至规定温度(在此为200℃)的方式对加热辊231实施加热。当加热辊231达到规定温度时,使驱动电动机导通,将辊231、232、233以周向速度(定影速度)为365毫米(mm)/秒的方式转动驱动,并且向加热用灯239实施电力供给。随后,外部加热辊233进行加热直至达到规定温度(在此为170℃)。
复印模式是在按照规定速度传送的记录纸P上实施图像形成时的运行模式,是在定影装置23中使调色剂定影在记录纸P上用的运行模式。在复印模式中,可以按照使加热辊231和加压辊232保持规定温度(在此,加热辊231为200℃,加压辊232为135℃)的方式,对加热用灯234、235、239的电力供给实施控制。
换句话说就是,外部加热辊233中的加热用灯239按照使外部加热辊233的温度(在此为170℃),为能够将加压辊232的表面温度保持为预先设定的温度(在此为135℃)所需要的温度的方式实施控制。
待机模式是按照在复印机被要求印字时,能够迅速转移至复印模式的方式保持电力的运行模式。在复印结束后转移至低电力模式之前的一段时间里,处于待机模式。
为了能够在记录纸P上实施调色剂T的定影作业,定影辊隙部Y处的加热辊231与加压辊232之间的表面压力需要为某一程度。换句话说就是,必须对通过定影辊隙部Y处的记录纸P,作用用于实施调色剂T定影处理所需要的负载荷重。
下面参考表1,对实施调色剂T定影处理所需要的荷重(下面也称为所需定影荷重)、加热辊231的表面温度T1、加压辊232的表面温度T2间的关系进行说明。另外加热辊231的表面温度T1为200℃。将所需定影荷重(N)除以对调色剂T实施定影处理用的定影辊隙部Y的面积,便获得所需表面压力(kPa)。
在此定影装置23的构成形式为:加压辊232的表面温度T2为105℃时的构成实例①,为130℃时的构成实例②,为135℃时的构成实例③。
比较例包括未设置外部加热辊233、不对加压辊232实施加热的构成形式的比较例①、比较例②,以及取代外部加热辊233而在加压辊232的内部设置有加热用灯、利用该加热用灯对加热辊231实施加热作业的比较例③。
表1
比较例① | 比较例② | 比较例③ | 构成实例① | 构成实例② | 构成实例③ | |
加压辊加热部件 | 无 | 无 | 有(内部) | 有(外部辊) | 有(外部辊) | 有(外部辊) |
定影速度(mm/s) | 365 | 365 | 365 | 365 | 365 | 365 |
定影辊隙宽度(mm) | 6.5 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
辊隙通过时间(msec) | 17.8 | 19.2 | 19.2 | 19.2 | 19.2 | 19.2 |
加热辊温度T1(℃) | 200 | 200 | 200 | 200 | 200 | 200 |
加压辊温度T2(℃) | 90 | 93 | 130 | 105 | 130 | 135 |
T1-T2(deg) | 110 | 107 | 70 | 95 | 70 | 65 |
所需定影荷重(N) | 980 | 784 | 274 | 539 | 274 | 196 |
所需表面压力(kPa) | 486 | 361 | 126 | 248 | 126 | 90 |
其中,比较例②、比较例③和构成实例①~③的辊隙通过时间均为19.2毫秒(msec)(对于采用A4型号、纬向传送的纸作为记录纸P的场合,复印速度为65张/分),定影辊隙部Y的宽度(沿图中箭头A所示方向的长度)(定影辊隙宽度)为7毫米(mm)。在比较例①中,辊隙通过时间为17.8毫秒,定影辊隙宽度为6.5毫米(mm)。
正如表1所示,采用不对加压辊232实施加热的构成形式的比较例①和比较例②,需要非常高的表面压力(360kPa以上)。
之所以这样,是因为尽管将加热辊231的表面温度T1控制在临界温度200℃,但由于辊隙通过时间非常短,因此,不能将调色剂熔融所需要的热能由加热辊231传递至记录纸P。而且,由于加压辊232不具有热源(例如外部加热辊233和加热用灯这样的加热部件),故加压辊232的表面温度T2为100℃以下(即T1-T2>100(℃)),由加压辊232传递至记录纸P的热能比较少,为了能够对其实施补偿而需要使用非常高的定影荷重。
另一方面,象比较例③和构成实例①~构成实例③那样,通过设置对加压辊233实施加热的加热部件(例如外部加热辊233或加热用灯),只要将加压辊232的表面温度T2保持在高温状态(即T1-T2≤100(℃)),便可增加由加压辊232传递至记录纸P的热能,将所需定影荷重降低至300kPa以下。
在这里,图2为表示如表1所示的所需表面压力(kPa),与加热辊231的表面温度T1和加压辊232的表面温度T2间的温度差(T1-T2(℃))之间关系的曲线图。
正如该图所示,根据比较例①~比较例③和构成实例①~构成实例③,利用最小二乘法对所需表面压力P(kPa),与加热辊231、加压辊232间的温度差T1-T2(℃)间的关系实施近似处理,可以获得近似公式:T1-T2=30×ln(P)-72.5。
如上所述,考虑到减小加热辊231、加压辊232间的温度差T1-T2(℃),会增加由加压辊232传递至记录纸P的热能,故可降低所需定影荷重,所需表面压力P(kPa),与加热辊231、加压辊232间的温度差T1-T2(℃)间的关系,最好由公式(1)表示。
T1-T2≤30×ln(P)-72.5 ……(1)
象这样,只要通过外部加热辊233使加压辊232保持在加热状态,就可以确保良好的定影性能。
如上所述,定影装置23具有相互压接的加热辊231和加压辊232,并且通过使记录纸P经过加热辊231和加压辊232压接的定影辊隙部Y(压接区域),对记录纸P实施加热作业。由此对记录纸P上的调色剂T实施定影处理。
外部加热辊233由加压辊232的外侧,对加压辊232实施加热。记录纸P上任意一点通过定影辊隙部Y的通过时间在2.3×10-2秒以下。换句话说就是,这种定影装置23适用于高速装置。这时,如果加热辊231的表面温度取为T1(℃),加压辊232的表面温度取为T2(℃),则表面温度T1和T2满足公式:T1-T2≤100(℃)。或者最好满足公式:T1-T2≤70(℃)。
如果采用如上所述的构成形式,即使对于高速装置,也不需加大定影辊隙部Y的表面压力。换句话说就是,可以减小施加在辊231、232的荷重。
因此,可以使辊,特别是加热辊231薄型化,降低其热容量。采用这种构成形式,可缩短定影装置23的升温时间。因此,将不再需要对定影装置23实施预热处理,从而可以减少升温时和待机时的电力消耗。
如果举例来说,通过减少施加在辊231、232的荷重,可以防止例如辊231、232产生蠕变,可以延长其使用寿命。
而且,通过使辊231、232可薄型化,可以使定影装置23小型化。可以减小辊231、232的驱动扭矩,所以可以降低电力消耗,并且可以延长驱动部件的使用寿命。
通过外部加热辊233,对加热辊231的表面温度与加压辊232的表面温度间的温度差实施控制。
如果具体的讲就是,定影装置23具有对外部加热辊233的表面温度实施检测的温度传感器236,以及依据该检测结果,对外部加热辊233的表面温度实施控制的控制部件(图中未示出)。
采用这种构成形式,可以用简单的结构,对加热辊231的表面温度与加压辊232的表面温度间的温度差实施控制。
另一方面,加热辊231的表面温度控制为大体保持一定。
由此,可以通过使用外部加热辊233仅根据加压辊232的表面温度,对加热辊231的表面温度与加压辊232的表面温度间的温度差实施控制。
而且,当定影装置23的定影辊隙部Y处施加给记录纸P的表面压力取为P(kPa)时,加热辊231的表面温度T1(℃)和加压辊232的表面温度T2(℃),最好满足公式:T1-T2≤30×ln(P)-72.5。
由此,可以减小T1-T2的值,增加传递至记录纸P的热量。因此,可以减小施加给加压辊232的荷重。
下面通过表2,对如上所述的比较例③和构成实例①~构成实例③的升温时间和能量消耗效率进行比较。构成实例①~构成实例③分别按照相对于各自所需的定影荷重,使加热辊231的挠曲量位于允许量以下的方式,对加热辊231的芯型部件231a的壁厚实施设定。
表2
比较例③ | 构成实例① | 构成实例② | 构成实例③ | |
加压辊加热部件 | 有(内部) | 有(外部辊) | 有(外部辊) | 有(外部辊) |
加热辊温度T1(℃) | 200 | 200 | 200 | 200 |
加压辊温度T2(℃) | 130 | 105 | 130 | 135 |
T1-T2(deg) | 70 | 95 | 70 | 65 |
所需定影荷重(N) | 274 | 539 | 274 | 196 |
所需表面压力(kPa) | 126 | 248 | 126 | 90 |
加热辊所需壁厚(mm) | 0.4 | 0.8 | 0.4 | 0.3 |
加热辊每单位长度的热容量(J/m℃) | 179 | 353 | 179 | 134 |
升温时间(sec) | 424 | 61 | 27 | 22 |
能量消耗效率(Wh/h) | 277 | 239 | 128 | 127 |
图3为表示如表2所示的升温时间和能量消耗效率,与加热辊231和加压辊232间的温度差T1-T2(℃)之间关系的曲线图。
正如表2所示,比较例③与构成实例①~构成实例③不同,它是利用加热用灯由内部对加压辊232实施加热的结构,其升温时间为424秒,这和构成实例①~构成实例③相比是非常长的。
这是由于加压辊232的热容量比较大,由硅橡胶构成的耐热弹性材料层232b的热传导性差,所以将加压辊232的表面加热至规定温度(在此为130℃),需要相当长的时间。
因此,对加压辊232实施加热的方法,可以说和采用加热用灯等从内部实施加热的方法相比,采用由外部通过外部加热辊233等从外部实施加热的外部加热方式更理想。
而且如表2、图3所示,在使用外部加热方式的构成形式(构成实例①~构成实例③)中,如果从能量消耗效率(每一小时的消耗电量(Wh/h))的角度看,和采用构成实例①相比,采用象构成实例②和构成实例③那样,按照T1-T2≤70(℃)的方式对加压辊232实施加热,可以进一步降低能量消耗效率。
这样做的原因在于:对于T1-T2≤70(℃)的场合,升温时间(加热辊到达定影温度(预先设定的预定温度)的时间)可以在30秒以下,所以可以以进入低电力运行模式的时间(待机运行模式)即15分钟以下的时间,设定断开运行模式。在此,将待机运行模式的时间设定为6分钟。
在这里,图4为表示在如表2所示的构成实例①~构成实例③中,加热辊231沿轴向方向每单位长度米(m)的热容量(J/m℃),与升温时间(秒)之间关系的曲线图。
由该图可知,只要加热辊231沿轴向方向每单位长度米(m)的热容量在200(J/m℃)以下就可以使升温时间在30秒以下。
然而如上所述,即使加压辊232的表面温度T2处于高温状态(即T1-T2≤100(℃),或是进一步为T1-T2≤70(℃)),对于诸如构成加压辊232的材料热传导率非常低的场合等,仍无法由加压辊232将足够的热量传递至记录纸P,所以仍然会出现调色剂T定影不良的情况。
下面对由加热辊231和加压辊232传递至记录纸P处的热能,与所需定影荷重(N)(所需表面压力(kPa))间的关系进行分析。
在此,对于上述的比较例①~比较例③和构成实例①~构成实例③,由加热辊231传递至记录纸P(每张)处的热量Q1,由加压辊232传递至记录纸P(每张)处的热量Q2,通过二维传热模拟方法实施求解。而且,热量Q1、Q2,这些热量Q1、Q2的比率,所需定影荷重(N),所需表面压力(kPa),升温时间和能量消耗效率均示出在表3中。
表3
比较例① | 比较例② | 比较例③ | 构成实例① | 构成实例② | 构成实例③ | |
加压辊加热部件 | 无 | 无 | 有(内部) | 有(外部辊) | 有(外部辊) | 有(外部辊) |
定影速度(mm/s) | 365 | 365 | 365 | 365 | 365 | 365 |
定影辊隙宽度(mm) | 6.5 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
辊隙通过时间(msec) | 17.8 | 19.2 | 19.2 | 19.2 | 19.2 | 19.2 |
加热辊温度T1(℃) | 200 | 200 | 200 | 200 | 200 | 200 |
加压辊温度T2(℃) | 90 | 93 | 130 | 105 | 130 | 135 |
Q1(J) | 306 | 308 | 306 | 310 | 310 | 314 |
Q2(J) | 83 | 86 | 149 | 125 | 143 | 157 |
Q2/(Q1+Q2) | 0.21 | 0.22 | 0.33 | 0.29 | 0.32 | 0.33 |
所需定影荷重(N) | 980 | 784 | 274 | 539 | 274 | 196 |
所需表面压力(kPa) | 486 | 361 | 126 | 248 | 126 | 90 |
升温时间(sec) | - | - | - | 61 | 27 | 22 |
能量消耗效率(Wh/h) | - | - | - | 239 | 128 | 127 |
正如表3所示,由加压辊232传递至记录纸P处的热能Q2相对于传递至记录纸P的总热量(总热能)(Q1+Q2)的比率(Q2/(Q1+Q2)),对于未设置加热部件的比较例①和比较例②只有22%左右。因此,需要使用非常高的定影荷重(表面压力为350kpa以上)。
另一方面,比较例③和构成实例①~构成实例③设置有对加压辊232实施加热的加热部件,所以由加压辊232传递至记录纸P处的热量Q2的比率在25%以上。采用这种构成形式,可以将所需表面压力降低至300kPa以下,可以降低所需定影荷重。
在这里,图5为表示如表3所示的所需表面压力P(kPa)与由加热辊232传递至记录纸P处的热量Q2相对于总热量Q1+Q2的比率Q2/(Q1+Q2)之间关系的曲线图。
正如该图所示,如果以比较例①~比较例③和构成实例①~构成实例③为基础,利用最小二乘法对所需表面压力P(kPa),与热能Q2相对于总热量Q1+Q2的比率Q2/(Q1+Q2)之间的关系实施近似处理,可以获得近似公式:Q2/Q1+Q2=-0.078×ln(P)+0.7。
而且如上所述,如果考虑到当Q2/(Q1+Q2)比较大时,由于由加压辊232传递至记录纸P处的热能增加,可降低所需要的定影荷重,则所需表面压力P(kPa)与热量Q2相对于总热量Q1+Q2的比率Q2/(Q1+Q2)间的关系,最好满足公式(2)。
Q2/(Q1+Q2)≥-0.078×ln(P)+0.7 ……(2)
采用这种构成形式,如果通过外部加热辊233对加压辊232实施维持加热,将可以增大Q2/(Q1+Q2),即由加压辊232传递至记录纸P处的热量Q2所占的比率,从而可以降低所需定影荷重。因此,可以降低电力消耗,并且可以确保记录纸P上的调色剂T具有足够的定影性能。
下面参考图6,对如表3所示的构成实例①~构成实例③的升温时间和能量消耗效率进行比较。
图6为表示如表3所示的升温时间和能量消耗效率,与热量Q2相对于总热量Q1+Q2的比率Q2/(Q1+Q2)之间关系的曲线图。
正如表3、图6所示,构成实例②和构成实例③的Q2/Q1+Q2≥0.313,所以与构成实例①相比,可以进一步降低能量消耗效率。
之所以这样,其原因在于:对于Q2/(Q1+Q2)≥0.313(0.3)的场合,升温时间为30秒以下,所以可以以进入低电力运行模式的时间(待机运行模式)即15分钟以下,设定断开运行模式。在此,是将处于待机运行模式的时间设定为6分钟。
辊231、232、233的形状和构成材料,并不特别限于上述的构成形式。
而且,在此是以具有辊231、232、233的装置的一个构成实例作为定影装置(加热装置)23进行说明的,然而本发明并不仅限于此,如果举例来说,本发明可适用于诸如湿式电子照像方式的成像装置中的干燥装置,喷墨打印机中的干燥装置,或是可擦写介质用的消除装置等等。
下面参考附图8~附图15,对将如上所述的定影装置23使用在干式电子照像方式的成像装置中的例子,说明其结构。
图8为表示由外侧观察成像装置的构成形式的立体图,图9为表示成像装置的内部构成形式的图。
正如图8、图9所示,成像装置具有原稿图像读取装置11、图像记录装置12、记录材料用供给装置13、后处理装置14和外部记录材料用供给装置15。而且,定影装置23(参见图11)按照如后所述的方式,配置在图像记录装置12处。
正如图9所示,作为图像形成部的图像记录装置12,作为记录材料供给部的记录材料用供给装置13,以及按照由记录材料用供给装置13经过图像记录装置12达到记录材料用排出部16的方式对记录材料(记录纸P)实施传送用的传送部件17,构成为诸如数字式打印机等成像装置主体。而且,通过进一步配置作为图像读取装置的原稿图像读取装置11,还可构成诸如数字式复印机或传真机等。
下面对成像装置主体的动作进行说明。
首先,由原稿图像读取装置11对原稿实施读取以获得图像数据,并且将图像数据输出至图像记录装置12。图像记录装置12对所输入的图像数据进行适当的图像处理。
另一方面,记录材料用供给装置13对诸如印刷纸张和OHP(Over HeadProjector)薄纸等等的薄片状记录材料实施一张张的分离传送,并通过传送部17的第一传送通路传送至图像记录装置12处。
图像记录装置12通过诸如印刷等方式,依据图像数据在记录材料上形成图像。印刷有图像的记录材料通过传送部17的第二传送通路,传送至记录材料用排出部16以排出至装置外部。
而且,在原稿图像读取装置11处,如图10所示,安装有作为原稿供给部或原稿回收部的原稿用托盘18。
在这种原稿用托盘18作为原稿供给部使用的场合,将由多页构成的一叠原稿搭载在原稿用托盘18。这种场合下,原稿用托盘18可以将所搭载在原稿一张张分离开,并连续地供给至读取部。
另一方面,在原稿用托盘18作为原稿回收部使用的场合,连续排出的、实施读取后的原稿,进入并保持在原稿用托盘18处。
而且如果举例来说,在对读取后的一叠原稿实施多份印制的场合下,当将印刷后的记录材料排出至如图9所示的记录材料用排出部16时,就会使对同一页实施印刷的记录材料连续排出等等而混合,由此必须在印刷结束后由使用者对记录材料实施区分处理。
于是,如果举例来说,可以通过成像装置主体和后处理装置14,按照不使记录材料相互混合的方式,将其分类排出至多个排出托盘处。成像装置主体和后处理装置14间按照相距规定距离的方式设置,在成像装置主体和后处理装置14间形成空间。
成像装置主体和后处理装置14间可以通过外部传送部19实施连接,印刷有图像的记录材料由传送部17经由外部传送部19传递至后处理装置14。
而且,从节省能源和降低成本等角度考虑,要求具有在诸如印刷用纸等记录材料的两面上,均能够实施图像印刷的功能。这种功能可以通过使用双面印刷用装置21,使在一面上印刷有图像的记录材料内外面反转,再次传递至图像记录装置12处的方式实现。
在一面上印刷有图像的记录材料不传送至记录材料用排出部16处,也不传送至后处理装置14处,而是通过双面印刷用装置21实施内外面反转,再次传递至图像记录装置12处。图像记录装置12在未实施图像印刷的面上实施图像印刷,从而可实施双面印刷。
而且,对于需要供给超过记录材料用供给装置13所能够保持的种类和数量的记录材料的场合,在成像装置主体处连接作为功能扩展用外设装置的外部记录材料用供给装置15,从而可以将所需要的种类和数量的记录材料收装在外部记录材料用供给装置15以实施供给。
下面,对构成成像装置的各个装置和部位进行详细说明。
图11为表示图像记录装置12的构成形式用的示意图。正如该图所示,在图像记录装置12的大体中央左侧处,配置有以感光鼓22为中心的电子照像处理部。
在以感光鼓22为中心的周围位置处,依次配置有:使感光鼓22的表面均匀带电的带电部件31,在均匀带电的感光鼓22上实施光象扫描以写入静电潜象用的光扫描部件24,利用显影剂使由光扫描部件24写入的静电潜象显影的显影部件25,将记录显影在感光鼓22表面的图像转印在记录材料上的转印装置26,以及将残留在感光鼓22表面的显影剂去除以便能够在感光鼓22上记录新图像的清洁部件27等。
在电子照像处理部(图像转印装置)的上方设置着定影装置23,通过转印装置26实施图像转印后的记录材料依次进入至该装置,以对转印在记录材料上的显影剂(调色剂)实施加热定影作业。
实施图像印刷后的记录材料以印刷面朝下的方式(表面朝下),由位于图像记录装置12上部的记录材料用排出部16排出。而且,对通过清洁部件27去除的残留显影剂进行回收,使其返回至显影部件25的显影材料供给部25a处以再次使用。
在图像记录装置12的下部,收放记录材料的记录材料供给部20配置在装置内。记录材料供给部20将记录材料一张张分离开,并供给至电子照像处理部。
传送部17由多个辊28和导向部件构成,记录材料由记录材料供给部20处起,通过由辊之间、导向部件之间、感光鼓22和转印装置26之间等等限定的第一传送通路运行,在实施图像印制后通过由辊之间、导向部件之间、定影部件31之间等限定的第二传送通路,排出至记录材料用排出部16处。
在于记录材料供给部20处设置有记录材料的场合,向与图像记录装置12的传送方向相正交的方向,即沿前面侧方向将记录材料用收装托盘拉出,实施记录材料的补充或记录材料的更换等等作业。
在图像记录装置12的下面,还设置有接收由作为附设部件的记录材料用供给装置13(参见图12)供给出的记录材料,并且将其朝向感光鼓22与转印装置26间依次供给用的记录材料接收部32。
而且,在光扫描部件24的周围空隙部位处配置有:对电子照像处理部实施控制用的程序处理控制单元(PCU)基板,由装置外部接收图像数据用的接口基板,对由接口基板接收到的图像数据和由原稿图像读取装置11读取出的图像数据实施规定图像处理、通过光扫描部件作为图像进行扫描记录用的图像控制单元(ICU)基板,以及对上述各种基板和单元实施电力供给用的电源部件等。
而且,还可以将图像记录装置12单体通过接口基板,与诸如专用计算机等外部装置相连接,并且作为使将由外部装置给出的图像数据形成在记录材料上的打印机动作。
在上述说明中,是以在图像记录装置12内部安装有一个记录材料供给部20的场合为例进行说明的,然而本发明并不限于此,例如还可以将超过一个的记录材料供给部装设在装置内部。
图12为表示作为附设部件的记录材料用供给装置13的构成形式的剖面图。记录材料用供给装置13对于诸如仅仅使用记录材料供给部20不足以提供所需要的记录材料数量等的场合,可以作为图像记录装置12的一部分而添设。
记录材料用供给装置13还可以收装比记录材料供给部20能够收装的记录材料尺寸更大的记录材料,并且可以将所收装的记录材料一张张分离开,进而朝向位于记录材料用供给装置13上面处的记录材料排出部33实施传送。
在记录材料用供给装置13中,托盘由三层记录材料用收装托盘34a~34c构成,并且可以通过PCU等的控制,由叠层设置着的记录材料用收装托盘34a~34c中,有选择地使收装着所需要的记录材料的记录材料用收装托盘动作,进而对所收装的记录材料实施分离传送。
传送出的记录材料由记录材料排出部33通过位于图像记录装置12下部处的记录材料接收部32,进入至电子照像处理部。对于在记录材料用供给装置13处设置有记录材料的场合,向记录材料用供给装置13的前面方向拉出记录材料用收装托盘34a~34c中的某一个,实施记录材料的补充或记录材料的更换等作业。
在如上所述的说明中,是以叠层设置有三个记录材料用收装托盘34a~34c的场合为例进行说明的,然而叠层设置着的托盘数目可以为至少一个,也可以为三个以上。
而且,在记录材料用供给装置13的底面处,还设置有多个车轮35......,以在增设部件等时,可以更容易地对包括记录材料用供给装置13的成像装置主体实施移动。而且,也可以通过止动部件36将其固定在设置位置处。
图13为表示外部记录材料用供给装置15的构成形式的示意图。外部记录材料用供给装置15可以对超过配置在图像记录装置12处的记录材料用供给装置13所能够收装的种类和数量的记录材料实施收装,并且将所收装的记录材料一张张分离开,进而朝向设置在装置侧面上部处的记录材料用排出部37的方向实施传送。
由记录材料用排出部37处传送出的记录材料进入至位于图像记录装置12的侧面下部处的外部记录材料用接收部38(参见图11)处。
对于在外部记录材料用供给装置15处设置记录材料的场合,由位于外部记录材料用供给装置15的上部处的、如图8所示的补充口151实施记录材料的补充,或是记录材料的更换等作业。而且,在补充口151处还设置有可开闭的盖152,在除了实施补充或更换作业的场合之外,关闭该补充口。
而且,在外部记录材料用供给装置15的下面处,如图13所示,设置有多个车轮39......,以在增设部件时,可以更容易地实施移动。而且,也可以通过止动部件将其固定在设置位置处。
图14为表示后处理装置14的构成形式的图。后处理装置14如图9所示,按照与成像装置主体相距规定距离的方式设置。成像装置主体和后处理装置14间通过外部传送部19实施连接,从而使通过成像装置主体印刷了图像的记录材料,经由外部传送部19,传递至后处理装置14处。
而且,外部传送部19的一端与图像记录装置12上的外部排出部212相连接,另一端与后处理装置14上的记录材料接收部41相连接。
后处理装置14如图14所示,还具有可以将传送来的记录材料选择性地排出到排出托盘42或排出托盘43的分类传送部44。分类传送部44由多个辊45......、导向部件和传送方向切换用导向部件46构成,从而可以通过对传送方向切换用导向部件46实施控制的方式,切换排出目的托盘。使用者可以选择排出托盘42、43中的一个作为记录材料目的排出托盘,从而可以对印刷有图像的记录材料实施分类排出作业。
后处理作业除了可以实施如上所述的分类处理之外,还可以对预定张数的记录材料实施钉装处理,对诸如B4、A3等尺寸的印刷用纸实施折叠处理,以及诸如在记录材料上形成归档用孔等各种后处理作业。
而且,在后处理装置14的下面处设置有车轮48,可使其移动容易。
外部传送部19的构成形式并不特别,可以将外部传送部件19配置在后处理装置14处,并使外部传送部件19和图像记录装置12可拆装,还可以按可拆装形式构成外部传送部件19、后处理装置14和成像装置主体20。
图10为表示原稿图像读取装置11的构成形式的图。原稿图像读取装置11可以按照对通过自动原稿供给装置(ADF)自动供给的片状原稿一张张依次实施曝光扫描,并对原稿实施读取的自动读取运行模式,和通过手动操作对呈书本状的原稿、或是不能通过ADF实施自动供给的片状原稿实施设置,以对原稿实施读取的手动读取运行模式实施运行。
通过自动或手动方式设置在作为读取部的透明原稿读取台49上的原稿图像,通过曝光扫描而在光电变换元件上成像,获取变换为电信号的图像数据。所获取到的图像数据通过与图像记录装置12的连接部实施输出。
另外,对于实施双面读取的场合,可以在沿着原稿传送通路对原稿实施传送的过程中,由原稿的两面同时对原稿图像实施扫描、读取。
对于原稿的下侧面的读取,由对原稿台下侧面实施扫描的移动扫描曝光光学系统在原稿传送通路的规定位置处,在处于停止状态下将光象引导至CCD处,并对原稿图像实施读取作业。对于原稿的上侧面的读取,配置有位于原稿传送通路的上方,由对原稿实施曝光作业的光源、将光象引导至光电变换元件处的光学透镜、将光象变换为图像数据的光电变换元件等构成一体的密接型传感器(CIS)。
当选择为对两面原稿实施读取时,则依次对设置在原稿供给部111处的原稿实施传送,并伴随该传送,大体同时地对双面图像实施读取作业。
在原稿图像读取装置11处安装有原稿用托盘18。原稿用托盘18使用在对读取前的原稿实施供给的场合或对读取后的原稿实施接收的场合。对于使用在供给原稿的场合,当将读取前的原稿搭载在原稿用托盘18时,则由ADF的读取部对原稿实施读取,并传送至原稿读取台49处。实施读取后的原稿通过原稿排出部排出至装置之外。对于使用在接收原稿的场合,当将原稿搭载在原稿供给部111时,则由ADF的读取部对原稿实施读取,并传送至原稿读取台49处。实施读取后的原稿通过原稿排出部排出至原稿用托盘18处。
图15为表示双面印刷用装置21的构成形式的图。这种双面印刷用装置21具有双面印刷用传送部,并且安装在如图11所示的图像记录装置12的侧面处。
双面印刷用传送部具有多个辊210...,由定影装置23排出的记录材料用图像记录装置上部的记录材料用排出部16实施之字型传送。换句话说就是,可以对记录材料实施表背面反转,再次将记录材料供给至位于图像记录装置12的电子照像处理部中的感光鼓22和转印装置26之间。
而且在成像装置12中,通过在朝向装置上部的记录材料用排出部16处排出记录材料的传送通路中印刷后的记录材料实施之字型传送的方式,将记录材料引导至如图14所示的后处理装置14或如图15所示的双面印刷用装置21处。
[实施形式2]
下面参考附图1和附图7,对本发明的另一实施形式进行说明。在本实施形式中,与实施形式1中的构成要素具有相同功能的构成要素,用相同的参考标号表示,并且省略了对它们的说明。
在这里,在作为本实施形式的定影装置中,加热部件没有设置如图1所示的外部加热辊233,而是设置有如图7所示的感应加热线圈(外部加热部件)241。在感应加热线圈241处连接着图中未示出的驱动电源。而且在图7中,未示出清洁辊。
作为本实施形式的加压辊232呈四层结构,包括芯型部件232a,位于芯型部件232a的外侧周表面处的、由诸如硅橡胶等构成的耐热弹性材料层232b,位于更外侧的发热层232d,以及设置在最外层的脱模层232c。
在直径为28毫米(mm)、由诸如铝、铁或不锈钢等金属构成的芯型部件232a上,形成有由厚度为6毫米(mm)的发泡型硅橡胶构成的耐热弹性材料层232b。
为了防止由于感应加热而产生热量,构成芯型部件232a的材料最好为铝材。
发热层232d是通过感应加热作用而产生出热量的发热部件,为了缩短表面温度的升温时间,其形成薄壁,壁厚为40微米(μm)~50微米(μm)的范围内。
为了通过通过感应加热(通过由电磁感应而产生的加热电流实施加热)而加热,发热层232d只要由诸如铁和SUS430型不锈钢等、具有磁性和导电性的材料构成即可。最好选择相对磁导率高(比如说为1以上)的材料,可以采用硅钢板或电磁钢板、镍钢等。
即使是非磁性体,只要是诸如SUS304不锈钢材料等电阻值高(比如说在9.8×10-6欧姆·厘米(Ω·cm)以上)的材料,由于可以实施感应加热,所以也可以采用。即使是非磁性的基础部件(比如说由陶瓷等等构成的部件等),只要可以按照使相对磁导率比较高的材料具有导电性的方式实施配置则也可以采用。在此,采用通过电铸法制作的、厚度为40微米(μm)的镍材构造发热层232d。为了增大发热量,发热层232d可以由多种材料构成的层形成。
为了防止通过定影辊隙部Y加热而使黏度下降的调色剂T附着在加热辊231上,在发热层232d的表面(外侧周面)处,还覆盖着由诸如PEFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯和全氟烷基乙烯醚的共聚物)等氟树脂,或是诸如硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶等等的弹性体,或是这些材料中的多种材料叠层构成的脱模层232c。
加压辊232可以通过图中未示出的、弹簧等加压部件,以274N的力压接在定影辊231处,采用这种构成形式,可以在与加热辊231之间形成宽度大约为7毫米(mm)的定影辊隙部Y。
对加压辊232实施加热的加热部件,由图中示出的感应加热线圈241构成,并且按照围绕着加压辊232外侧周部的方式构成。当采用这种构成形式时,会存在有曲率,所以可以将磁束集中至感应加热线圈241的中心侧,涡流电流的产生量增加,从而具有可以使加压辊232的表面温度更快升高的优点。
在这里,构成感应加热线圈241的材料从耐热性的方面考虑,采用了单铝线(具有表面绝缘层(比如说氧化膜)),但也可以采用铜线或铜基复合线材,或是绞合线(由诸如漆包线等扭合成的线)。无论采用哪种线材,为了抑制感应加热线圈241的焦耳损耗,感应加热线圈241的总电阻值也要在0.5欧姆(Ω)以下,最好在0.1欧姆(Ω)以下。而且,还可以根据对调色剂T实施定影作业的记录纸P的尺寸,配置有多个感应加热线圈241。
当通过励磁电路(图中未示出)使高频电流在感应加热线圈241中流动时,将产生交变磁场,由该磁场对加压辊232实施感应加热。
而且,在加压辊232的周面上配置有作为温度检测部件的热敏电阻(温度线传感器)249,对加压辊232的表面温度实施检测。图中未示出的温度控制部件(控制部件)依据所检测出的温度数据,按照使加压辊232的表面温度达到规定温度的方式,对向感应加热线圈241的电力供给实施控制。
在采用感应加热线圈241(感应加热方式)作为加压辊232的加热部件的场合(构成实例④),和采用实施形式1中所述的外部加热辊233(加热辊方式)的场合(构成实例②),对纸张通过时(20张)的加热效率(=传递至加压辊232的热量/投入电源的电力)和平均消耗电力进行比较,其结果示于表4。
表4
构成实例② | 构成实例④ | |
加压辊加热部件 | 有(外部辊) | 有(外部IH) |
定影速度(mm/s) | 365 | 365 |
定影辊隙宽度(mm) | 7 | 7 |
辊隙通过时间(msec) | 19.2 | 19.2 |
加热辊温度T1(℃) | 200 | 200 |
加压辊温度T2(℃) | 130 | 120 |
T1-T2(deg) | 70 | 80 |
所需定影荷重(N) | 274 | 274 |
加热效率(%) | 51.5 | 70 |
外部热源在纸张通过时的消耗电力(W) | 139.9 | 52.2 |
正如表4所示,采用加热辊方式是通过利用温度差由加热辊231向加压辊233实施热传导的方式实施热供给的,而感应加热方式是直接使加压辊232自身发热,所以和加热辊方式相比,感应加热方式具有更良好的加热效率。
而且,采用感应加热方式时,感应加热线圈241自身几乎不产生热量,所以不会有象采用加热辊方式那样向周围氛围中的放热损耗,纸张通过时的平均消耗电力仅为加热辊方式的37% 因此可以进一步降低电力消耗。
[实施形式3]
下面对本发明的另一实施形式进行说明。在本实施形式中,与实施形式1中的构成要素具有相同功能的构成要素,用相同的参考标号表示,并且省略了对它们的详细说明。
根据本实施形式构成的定影装置(加热装置)23,如图1所示,其芯型部件231a采用的是直径为40毫米(mm)、且为了实现低热容量而使其壁厚为1.3毫米(mm)的铁(STKM(碳钢))制作的芯型部件。在此,加热用灯234、235的总额定输出为800瓦(W)。
加压辊232是可以沿图中箭头B所示方向转动的辊,并且通过图中未示出的、诸如弹簧等加压部件,用诸如745N(76kgf)的力压接在加热辊231处。采用这种构成形式,在与加热辊231之间形成宽度大约为6毫米(mm)的定影辊隙部Y。
在外部加热辊233的内部设置有加热用灯239,以对加压辊232实施加热。加热用灯239的构成形式与如上所述的加热用灯234、235的构成形式相同,其额定输出为400瓦(W)。而且在此,芯型部件233a采用的是直径为15毫米(mm),壁厚为1.0毫米(mm)的铝制圆筒轴。
为了使调色剂T充分定影在记录纸P上,最好使外部加热辊233的表面温度为高温,使加压辊232为高温,然而另一方面,当辊233、232为高温时,定影装置23的电力消耗将增大。
下面,从调色剂的定影性能和电力消耗的角度,对外部加热辊233的最佳构成形式的条件进行分析。
首先,对于采用由铝材构成芯型部件的外部加热辊作为外部加热辊233的场合进行分析。由于升温条件相同,故按照使外部加热辊的热容量都相等的方式(在此为34.4J/℃),改变外部加热辊的辊直径(芯型部件的直径)和辊壁厚(芯型部件的壁厚),形成六种类型的制品。
施加至外部加热辊处的荷重,均按照外部加热辊的最大挠曲量为实际使用时不会出现问题的上限的0.1毫米(mm)的方式实施设定,在这种状态下,对形成在外部加热辊与加压辊之间的加热辊隙部Z的宽度(沿图1中箭头B所示方向的长度)实施测量。
芯型部件由铝材构成的、六种类型的外部加热辊的辊直径(毫米(mm))、辊壁厚(毫米(mm))、热容量(辊热容量)(J/℃)、荷重(N)、最大挠曲(辊的最大挠曲量)(毫米(mm))、加热辊隙部Z的宽度(加热辊隙宽度)(毫米(mm)),示于表5中。
而且在此,构成外部加热辊的芯型部件用的铝材的纵弹性系数为7200(kgf/mm2)。
表5
辊芯型部件材料 | 铝 | 铝 | 铝 | 铝 | 铝 | 铝 |
辊直径(mm) | 9.43 | 12.5 | 18.6 | 24.7 | 30.8 | 43.0 |
辊壁厚(mm) | 1.85 | 1.25 | 0.79 | 0.58 | 0.46 | 0.33 |
辊热容量(J/℃) | 34.4 | 34.4 | 34.4 | 34.4 | 34.4 | 34.4 |
荷重(N) | 6.08 | 12.7 | 32.3 | 57.8 | 92.1 | 182.3 |
辊最大挠曲量(mm) | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
加热辊隙宽度(mm) | 0.25 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 |
下面,对使用如上述表5所示的六种类型的外部加热辊,在如下面表6所示的三种条件下实施40张纸的传送(对A4型号的纸实施纬向传送)时,获得充分定影性能(使调色剂T在记录纸P上充分定影)所需要的外部加热辊的表面温度(下面也称为外部加热辊温度),和此时整个定影装置的消耗电力(下面也称为纸张通过时的消耗电力)进行分析。
表6
条件1 | 条件2 | 条件3 | |
记录纸张通过速度 | 60(张/分) | 65(张/分) | 70(张/分) |
定影速度 | 325(mm/s) | 365(mm/s) | 395(mm/s) |
表6中的记录纸张通过速度(下面也称为纸张通过速度(通过速度(张/分))),在A4型号的记录纸P实施纬向传送的场合,表示在一分钟之内供给至定影装置的记录纸P的张数,即在一分钟之内通过定影辊隙部Y上某一点的记录纸P的张数。而且,定影速度(通过速度(毫米(mm/秒))表示的是记录纸P上某一点通过定影辊隙部Y时的速度。换句话说就是,纸张通过速度与定影速度相对应。
对于上述40张纸通过时外部加热辊温度(辊温度)(℃)和纸张通过时消耗电力(W),与作为外部加热辊上某一点通过加热辊隙部Z所需要的时间(即由加热辊隙部Z的宽度除以定影速度的值)的加热辊隙通过时间(毫秒)间的关系,为条件一时的场合如图17所示,为条件二时的场合如图18所示,为条件三时的场合如图19所示。
在图17~图19中,外部加热辊温度(辊温度)(℃)与加热辊隙通过时间(毫秒)间的关系由符号□表示,纸张通过时消耗电力(W)与加热辊隙通过时间(毫秒)间的关系由符号○表示。
正如图17~图19所示,如果加热辊隙通过时间长,即加热辊隙部Z的宽度越大,则即使外部加热辊的温度比较低,也可以使调色剂T实现充分定影。然而另一方面,加热辊隙通过时间越长,纸张通过时的消耗电力将越大。下面对其原因进行说明。
为了使加热辊隙部Z的宽度增大,必须使外部加热辊的直径增大。在此如表5所示,是按照与外部加热辊的直径无关、并且使各外部加热辊的热容量相等的方式,对外部加热辊的厚度实施调整的,即每个外部加热辊都具有彼此相等的热容量(34.4J/℃),但当增大外部加热辊的直径时就要使外部加热辊的表面积增大,因此,外部加热辊中由于热辐射和热对流产生的热损失将会增大。这种增大部分,将超过降低外部加热辊表面温度所可以减少的消耗电力部分,所以总的电力消耗将增大。
而且在图17~图19中,还示出了作为比较例的、按照未设置外部加热辊的方式构成的定影装置,在各种条件下的加热辊隙通过时间与纸张通过时消耗电力间的关系。作为比较例的定影装置呈在由如图1所示的定影装置23上取下外部加热辊233后的构成形式。
作为比较例的定影装置的构成形式如图20所示。换句话说就是,如图20所示,作为比较例的定影装置53具有加热辊531、加压辊532、清洁辊540、加热用灯534、535、温度传感器537和导向部538。
加热辊531与上述加热辊231(参见图1)相对应,加压辊532与上述加压辊232(参见图1)相对应,清洁辊540与上述清洁辊240(参见图1)相对应,加热用灯534、535与上述加热用灯234、235(参见图1)相对应,温度传感器537与上述温度传感器(参见图1)相对应,导向部538与上述导向部238(参见图1)相对应,而且各相对应部件具有相同的功能。换句话说就是,定影装置53除了外部加热辊233之外,与定影装置23具有相同的构成形式。
下面仅对定影装置53与定影装置23在构成形式上的不同部分进行说明,并且省略对相同构成部分的详细说明。
在定影装置53中,加热辊531的芯型部件531a与加热辊231的芯型部件231a相同由碳钢(STKM)构成,其直径为50毫米(mm),壁厚为1.3毫米(mm)。加热用灯534、535的总额定输出为1200瓦(W)。
而且在定影装置53中,加压辊532的芯型部件532a与加压辊232的芯型部件232a相同由不锈钢构成,其直径为43毫米(mm)。
加压辊532通过图中未示出的、诸如弹簧等加压部件,以980N(100kgf)的力压接在加热辊251处。采用这种构成形式,在加热辊531与加压辊532之间,形成宽度大约为8毫米(mm)的定影辊隙部Y’。
换句话说就是,定影装置23中的辊231、232的直径大约为40毫米(mm),调色剂T在记录纸P处实施定影所需要的荷重(下面也称为所需定影荷重)、即由加压辊232施加给加热辊231的压接力为745N,定影辊隙部Y的宽度大约为6毫米(mm),与其相对,在定影装置53中的辊531、532的直径大约为55毫米(mm),所需定影荷重为980N,定影辊隙部Y’的宽度大约为8毫米(mm)。
采用这种构成形式,定影装置53中辊直径、定影荷重、定影辊隙部的宽度均按照比定影装置23大的方式设置,这样做的原因在于:定影装置53未设置外部加热辊,所以不得不通过增大定影荷重和定影辊隙部的宽度,以便在与定影装置23相同的定影速度(记录材料通过速度)条件下获得相同的定影性能。
最好按照满足使纸张通过时消耗电力低于采用在先技术中构成形式的定影装置53的纸张通过时消耗电力(条件(ィ)),以及使外部加热辊的表面温度位于200℃以下(条件(ロ))这两个条件的方式,对加热辊隙通过时间t(毫秒)实施设定。
在条件(ロ)下使外部加热辊的表面温度位于200℃以下是由于对如上所述的外部加热辊的耐热性进行分析可知,耐热温度(上限值)大约为200℃。
在图17~图19中,满足条件(ィ)和条件(ロ)的加热辊隙通过时间的范围为由两个箭头表示的范围。
对于图17~图19给出的、在如表6所示的各纸张通过速度(定影速度)下,满足条件(ィ)和条件(ロ)的加热辊隙通过时间范围的上限值和下限值示出在表7中。
表7
最佳辊隙通过时间(msec) | ||
记录材料通过速度(张/分) | 下限值 | 上限值 |
60 | 0.12 | 9.12 |
65 | 1.37 | 9.04 |
70 | 3.26 | 9.11 |
而且,利用图17~图19求出的、满足条件(ィ)和条件(ロ)的加热辊隙通过时间范围与记录材料通过速度(纸张通过速度)间的关系示出在图21中。在图21中,x轴表示的是纸张通过速度(张/分),y轴表示的是加热辊隙通过时间(毫秒)。
正如该图所示,当采用最小二乘法对纸张通过速度P(张/分)和加热辊隙通过时间的下限值t1间的关系实施近似处理时,可以获得近似公式:t1=0.0128P2-1.36P+35.2。
而且,加热辊隙通过时间的上限值t2,与纸张通过速度P(张/分)无关,在9.15以下大致一定。
因此,加热辊隙通过时间t(毫秒)与纸张通过速度P(张/分)之间的关系最好由公式(3)表示。
0.0128P2-1.36P+35.2≤t≤9.15 ……(3)
而且,利用图17~图19求出的、满足条件(ィ)和条件(ロ)的加热辊隙通过时间范围与定影速度间的关系,示出在图22中。在图22中,x轴表示的是定影速度(毫米(mm)/秒),y轴表示的是加热辊隙通过时间(毫秒)。
正如该图所示,当采用最小二乘法对定影速度V(毫米(mm)/秒)和加热辊隙通过时间的下限值t1间的关系实施近似处理时,可以获得近似公式:
t1=0.0005V2-0.283V+43.9。
而且如上所述,加热辊隙通过时间的上限值t2,与定影速度V(毫米(mm)/秒)无关,为9.15以下大致一定。
因此,加热辊隙通过时间t(毫秒)与定影速度V(毫米(mm)/秒)之间的关系可以由公式(4)表示。
0.0005V2-0.283V+43.9≤t≤9.15 ……(4)
如上所述,定影装置23具有相互压接的加热辊231和加压辊232,并且通过使记录纸P经过定影辊隙部Y的方式,对记录纸P实施加热作业。外部加热辊233与加压辊232外侧相接并与加压辊232一起转动,对加压辊232实施加热作业,使加压辊232的表面温度达到规定温度(比如说为耐热温度极限)。
而且,转动着的加压辊232上的任意一点通过加热辊隙部Z所需要的加热辊隙通过时间,依据外部加热辊233的构成材料和热容量,记录纸P通过时定影装置23(加热辊231、加压辊232和外部加热辊233)的消耗电力,以及记录纸P通过时外部加热辊233的表面温度决定。
换句话说就是,对于外部加热辊233(芯型部件233a)由铝材构成的场合,采用满足上述公式(3)或公式(4)的结构。而且在这时,外部加热辊233的热容量为34.4J/℃。
由此,按照使例如记录纸P通过时加热装置的消耗电力,小于未设置有外部加热辊233的比较例的消耗电力的方式,根据外部加热辊233的构成材料和热容量决定加热辊隙通过时间,使记录纸P通过时外部加热辊233的表面温度不超过预先设定的温度(比如说为耐热温度(在此为200℃))。
因此,即使设置有外部加热辊233,仍可以降低电力消耗。
下面,对采用碳钢(钢)构成芯型部件(与图1中的芯型部件233a相对应)的外部加热辊(与外部加热辊233相对应)进行分析。由于使升温条件相同,故按照使所有外部加热辊的热容量相等的方式(在此为34.4J/℃),改变外部加热辊的辊直径和辊壁厚,形成五种类型的制品。
施加至外部加热辊处的荷重,按照所有外部加热辊的最大挠曲量均为实际使用时不会出现问题的上限的0.1毫米(mm)的方式实施设定,在这种状态下,对形成在外部加热辊与加压辊之间的加热辊隙部Z的宽度实施测量。
由碳钢构成的、五种类型的外部加热辊的辊直径(毫米(mm))、辊壁厚(毫米(mm))、热容量(辊热容量)(J/℃)、荷重(N)、最大挠曲(辊的最大挠曲量)(毫米(mm))、加热辊隙部Z的宽度(加热辊隙宽度)(毫米(mm)),示于表8中。
在此,构成外部加热辊的芯型部件用的碳钢的纵弹性系数为2100(kgf/mm2)。
表8
辊芯型部件材料 | 碳钢 | 碳钢 | 碳钢 | 碳钢 | 碳钢 |
辊直径(mm) | 9.7 | 14.2 | 18.8 | 23.4 | 32.5 |
辊壁厚(mm) | 1.16 | 0.73 | 0.54 | 0.43 | 0.31 |
辊热容量(J/℃) | 34.4 | 34.4 | 34.4 | 34.4 | 34.4 |
荷重(N) | 15.2 | 37.7 | 69.1 | 108.8 | 215.6 |
辊最大挠曲量(mm) | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 | 0.10 |
加热辊隙宽度(mm) | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 |
这里,与如上所述的、由铝化合物构成的外部加热辊相同,在使用如表8所示的五种外部加热辊,在上述满足条件1~条件3的条件下使40张纸通过(对A4型号的记录纸P实施纬向传送)的场合,对获得充分定影性能所需要的外部加热辊温度和此时的纸张通过时消耗电力进行分析。
对于上述40张纸通过时外部加热辊温度(辊温度)(℃)和纸张通过时消耗电力(W),与加热辊隙通过时间(毫秒)间的关系,条件一的场合如图23所示,条件二的场合如图24所示,条件三的场合如图25所示。
在图23~图25中,外部加热辊温度(辊温度)(℃)与加热辊隙通过时间(毫秒)间的关系由符号□表示,纸张通过时消耗电力(W)与加热辊隙通过时间(毫秒)间的关系由符号○表示。
正如图23~图25所示,与采用由铝化合物构成外部加热辊的场合相同,加热辊隙通过时间越长,则即使外部加热辊的温度比较低,也可以使调色剂T实现充分定影,但纸张通过时的消耗电力将增大。
在这里,在图23~图25中,满足条件(ィ)和条件(ロ)的加热辊隙通过时间的范围,为由两个箭头表示的范围。
于是,对于如图23~图25给出的、如表6所示的各纸张通过速度(定影速度)下,满足条件(ィ)和条件(ロ)的加热辊隙通过时间范围的上限值和下限值示出在表9中。
表9
最佳辊隙通过时间(msec) | ||
纸张通过速度(张/分) | 下限值 | 上限值 |
60 | 0.12 | 13.06 |
65 | 1.27 | 13.04 |
70 | 3.26 | 13.07 |
利用图23~图25求出的、满足条件(ィ)和条件(ロ)的加热辊隙通过时间范围与记录纸张通过速度(纸张通过速度)间的关系示于图26中。在图26中,x轴表示的是纸张通过速度(张/分),y轴表示的是加热辊隙通过时间(毫秒)。
正如该图所示,当采用最小二乘法对纸张通过速度P(张/分)和加热辊隙通过时间的下限值t1间的关系实施近似处理时,可以获得近似公式:
t1=0.0175P2-1.96P+54.8。
加热辊隙通过时间的上限值t2,与纸张通过速度P(张/分)无关,为13.10以下大致一定。
因此,加热辊隙通过时间t(毫秒)与纸张通过速度P(张/分)之间的关系可以由公式(5)表示。
0.0175P2-1.96P+54.8≤t≤13.10 ……(5)
而且,利用图23~图25求出的、满足条件(ィ)和条件(ロ)的加热辊隙通过时间范围与定影速度间的关系示于图27中。在图27中,x轴表示的是定影速度(毫米(mm)/秒),y轴表示的是加热辊隙通过时间(毫秒)。
正如该图所示,当采用最小二乘法对定影速度V(毫米(mm)/秒)和加热辊隙通过时间的下限值t1间的关系实施近似处理时,可以获得近似公式:t1=0.0005V2-0.351V+56.2。
而且如上所述,加热辊隙通过时间的上限值t2与定影速度V(毫米(mm)/秒)无关,为13.10以下大致一定。
因此,加热辊隙通过时间t(毫秒)与定影速度V(毫米(mm)/秒)之间的关系可以由公式(6)表示。
0.0005V2-0.351V+56.2≤t≤13.10 ……(6)
如上所述,对于外部加热辊233(芯型部件233a)由碳钢构成的场合,采用满足上述公式(5)或公式(6)的结构。而且在这时,外部加热辊233的热容量为34.4J/℃。
由此,按照使记录纸P通过时加热装置的消耗电力,小于未设置有外部加热辊233的比较例的消耗电力的方式,根据外部加热辊233的构成材料和热容量,确定加热辊隙通过时间,使记录纸P通过时外部加热辊233的表面温度不超过预先设定的温度(比如说为耐热温度(在此为200℃))。
因此,即使设置有外部加热辊233,也可以降低电力消耗。
外部加热辊233的构成材料,并不特别限定,最好采用纵弹性模量高的碳钢和不锈钢等钢材构成。采用这种构成形式,可以提高外部加热辊233的机械强度。
另外,在此是以具有辊231、232、233的结构的装置的一例作为定影装置(加热装置)23的场合为例进行说明的,然而本发明并不限于此,本发明还适用于诸如湿式电子照像方式的成像装置中的干燥装置,喷墨打印机中的干燥装置,或是可擦写介质用的消除装置等。
[实施形式4]
下面对本发明的另一实施形式进行说明。在本实施形式中,与实施形式1中的构成要素具有相同功能的构成要素,用相同的参考标号表示,并且省略对它们的详细说明。
图28为表示本实施形式的定影装置(加热装置)23的主要部分构成形式的图。正如该图所示,本定影装置23,在罩230a、230b之内设置有加热辊(第一加热部件)231、加压辊(第二加热部件)232和外部加热辊233。
下面,对定影装置23应用于电子照像方式的复印机时的构成形式之一例进行说明。定影装置23对形成有由未实施定影处理的调色剂T构成的图像的记录纸P施加热能和压力,从而使调色剂T定影在记录纸P上。
正如图28所示,加热辊231是可以沿图中箭头C1所示方向转动的辊,用于对通过如后所述的定影辊隙部Y(通过使加热辊231和如后所述的加压辊232与记录纸P相接触而将调色剂T定影在记录纸P上的区域)的记录纸P实施加热处理。加热辊231由呈圆筒状的芯型部件231a和脱模层231b构成。
加压辊232是可以沿图中箭头D1所示方向转动的辊。而且在此,芯型部件233a采用的是直径为15毫米(mm)、壁厚为1.0毫米(mm)的铝制圆筒轴。
下面,对定影装置23的动作进行说明。正如图28所示,形成有由未实施定影处理的调色剂T构成的图像的记录纸P,沿图中箭头E1所示的方向实施传送。然后,记录纸P通过由加热用灯234、235加热至200℃的加热辊231,与由外部加热辊233加热至规定温度并且与加热辊231压接的加压辊232之间,即通过定影辊隙部Y。
在这时,由辊231、232实施的加热、加压处理,使未实施定影处理的调色剂T熔融、压附在记录纸P上。由此,具有上述构成形式的定影装置23在通过辊231、232间的记录纸P上使调色剂T定影。
复印机通常按照复印模式、升温模式、待机模式等实施驱动。
升温模式是复印机接通电源等后复印机将立刻进入的运行模式。在这种模式下,复印机首先向加热用灯234、235实施电力供给,按照将加热辊231一直加热至规定温度(在此为200℃)的方式对加热辊231实施加热。接着,当加热辊231达到规定温度时,将驱动电动机置于导通(ON)状态,驱动辊231、232、233以周向速度(定影速度)为365毫米(mm)/秒的方式转动,同时向加热用灯239实施电力供给。随后,外部加热辊233进行加热一直加热至规定温度(在此为190℃(这时的加压辊232为150℃))。
复印模式是在按照预定速度实施传送的记录纸P上实施图像形成的运行模式,在定影装置23中使调色剂定影在记录纸P上就是在此模式时进行的。在复印模式中,按照使加热辊231和加压辊232分别保持在规定温度(比如说加热辊为200℃,加压辊232为136℃)的方式,对加热用灯234、235、239的电力供给实施控制。
换句话说就是,外部加热辊233中的加热用灯239,按照使外部加热辊233的温度,维持在使加压辊232的表面温度保持为预先设定的温度(136℃)所需要的温度(170℃)的方式实施控制。
而且在复印模式下,对于记录纸P为A4型号纸张的场合,使记录纸P按照65张/分的速度纬向传送至定影辊隙部Y。在这时的辊隙通过时间(记录纸P上任意一点通过定影辊隙部Y所需要的时间)为19.2毫秒。
待机模式是当复印机没有印字需求时,维持能够马上转移至复印模式的电力的模式。在复印结束后直至转移至低电力模式之间一段时间处于待机模式。
然而,由定影装置23排放出的热能,随着定影装置23的配置方式,记录纸P的传送方向,以及加压辊232与外部加热辊233的位置关系的不同而不同。
下面,按照使定影装置23排放出的热能(放热能量)变小的方式,对定影装置23的配置方式,记录纸P的传送方向,以及加压辊232与外部加热辊233的位置关系进行分析。
在此,是以定影装置23中的记录纸P传送方向(纸张通过方向)为垂直向上的方向(图中箭头E1所示的方向),对定影装置23实施配置(构成实例⑤)的。
作为比较例,对采用与作为本实施形式的构成实例⑤定影装置23的配置方式,记录纸P的传送方向,以及加压辊232与外部加热辊233间的位置关系不同的定影装置的结构(比较例④、构成实例⑥、构成实例⑦),就放热能量,对比较例④、构成实例⑥、构成实例⑦与构成实例⑤进行比较分析。
比较例④及构成实例⑤~构成实例⑦的构成形式(纸张通过方向,外部加热辊233与加压辊232的位置关系(外部加热辊233的抵接位置),区域A的面积Sa和温度,区域B的朝向、面积Sb和温度),示于表10中。其中,区域A、B的温度为各区域内的平均温度。
表10
比较例④ | 构成实例⑥ | 构成实例⑦ | 构成实例⑤ | |
纸张通过方向(角度) | 水平(0°) | 垂直向上(90°) | 垂直向下(270°) | 垂直向上(90°) |
外部加热辊抵接位置(角度) | 位于加压辊下侧(315°) | 位于加压辊上侧(135°) | 位于加压辊上侧(135°) | 位于加压辊下侧(225°) |
区域A的朝向 | 向下 | 向上 | 向下 | |
区域A的面积Sa(mm2) | 1.40E+04 | 2.34E+04 | 1.40E+04 | 1.40E+04 |
区域A的温度(℃) | 136 | 136 | 136 | 136 |
区域B的朝向 | 向下 | 向上 | 向下 | 向上 |
区域B的面积Sb(mm2) | 2.34E+04 | 1.40E+04 | 2.34E+04 | 2.34E+04 |
区域B的温度(℃) | 119 | 119 | 119 | 119 |
由定影装置排放出的热能(W) | 259 | 251 | 256 | 238 |
在此,在与加压辊232的转动中心(中心轴)相垂直的、包含外部加热辊233的剖面中,沿着加压辊232的转动方向将位于由定影辊隙部Y中记录纸P排出侧端部至由外部加热辊233实施加热的位置间的加压辊232的表面区域设为区域B(第二区域),将由外部加热辊233实施加热的位置至定影辊隙部Y中记录纸P输入侧端部间的加压辊232的表面区域设为区域A(第一区域)。
以下所示的角度,表示在与配置有定影装置23的复印机的设置平面(与地面大体平行)相平行的面中,由相对于设置平面的垂线垂直的线(由图中的点划线表示的线H(朝向右侧方向))逆时针转动时的角度(角度θp)。例如如图28所示,构成实例⑤中的纸张通过方向为垂直向上方向(角度为90°),外部加热辊233配置在加压辊232的225°的位置处。换句话说就是,连结加压辊232中心与外部加热辊233中心的线,与线H成225°,当对辊中心进行比较时,外部加热辊233配置在加压辊232的下侧。
正如图28所示,当对区域A、B的宽度中心进行比较时,在构成实例⑤中区域A配置在区域B的下侧。换句话说就是,正如表10所示,区域A的朝向向下,区域B的朝向向上。
而且,区域A面积Sa的大小为1.40×104(mm2),区域B面积Sb的大小为2.34×104(mm2)。区域A的温度为136℃,区域B的温度为119℃。
在构成实例⑤的场合,由定影装置排放出的热能为238(W)。
正如表10、图30所示,比较例④是按照将构成实例⑤逆时针方向转动90°的方式构成的。换句话说就是,比较例④中的纸张通过方向为水平方向(角度为0°,在图30中为E2所示的方向),外部加热辊233配置在加压辊232的315°的位置处(位于加压辊232的下侧)。
在比较例④中,区域A面积Sa的大小、区域B面积Sb的大小、区域A的温度和区域B的温度均与构成实例⑤相同。在比较例④的场合,由定影装置排放出的热能为259(W)。
这样,当按照构成实例⑤的方式使纸张通过方向为垂直向上方向时,和比较例④的纸张通过方向为水平方向的场合相比,可以比其降低大约9.1%的排放热能,从而可以提高热效率。
这是由于可以降低由于对流而由区域A排放出的热能。换句话说就是,当将区域A的温度取为Tpa,将区域B的温度取为Tpb时,由于区域B位于由外部加热辊233实施加热之前,区域A位于由外部加热辊233实施加热之后,所以满足Tpa>Tpb的关系。因此,区域A与区域B相比,更容易产生排放至空气中的热损失。在构成实例⑤的场合,区域A朝向下侧,所以可以减少由于对流而由区域A排放出的热能,从而和比较例④相比,加压辊232的总排放热量减少。
而且在构成实例⑤中,配置为记录纸P的纸张通过(传送)方向呈大体垂直方向,因此可以形成相对加热辊231为朝向下侧方向的区域,从而可以降低由于对流而由该朝向下侧区域排放出的热能。而且,在构成实例⑤的场合,由加热辊231加热后的一部分空气,流向加压辊232侧,对加压辊232实施加热,故会提高定影装置的热效率。
而且在构成实例⑤中,配置为记录纸P的纸张通过(传送)方向大体垂直方向,所以定影装置23之内的空间,可以相对加热辊231、加压辊232划分为上侧空间(下面也称为上空间)和下侧空间(下面也称为下空间)。在此,加压辊232表面的区域A和外部加热辊233位于下空间侧,所以和位于上空间侧的空气相比,位于下空间侧的空气将被加热至更高温度。加热至这种高温状态的空气,不易逃逸至定影装置23的外侧,而是滞留在下空间内,所以可以进一步提高定影装置23的热效率。
下面参考图31、表10,对与构成实例⑤相比,外部加热辊233的位置不同的构成实例⑥进行说明。
正如图31所示,构成实例⑥中外部加热辊233配置在加压辊232的135℃的位置处(加压辊232的上方)。
在构成实例⑥中,区域A面积Sa的大小为2.34×104(mm2),区域B面积Sb的大小为1.40×104(mm2)。区域A的温度为136℃,区域B的温度为119℃。在构成实例⑥的场合,由定影装置23排放出的热能为251(W)。
采用构成实例⑥也与采用构成实例⑤的场合相同,纸张通过方向为垂直方向,所以和比较例④相比,可以减小排放出的热能。
另一方面,构成实例⑤和构成实例⑥相比,还可以降低大约5.2%的排放热能,从而可以进一步提高热效率。
这是因为由于和构成实例⑥相比,构成实例⑤中区域A的面积小,所以可以减少由于对流而由区域A排放出的热量。
在构成实例⑤中,外部加热辊233位于下空间,从而使得由外部加热辊233加热后的空气,难以逃选至定影装置23的外侧。
下面参考图32、表10,对与构成实例⑥相比,记录纸P的纸张通过方向不同的构成实例⑦进行说明。
正如图32所示,构成实例⑦的纸张通过方向与构成实例⑤、构成实例⑥不同、为垂直向下的方向(角度为270°,图中箭头E3所示的方向)。换句话说就是,与构成实例⑤、构成实例⑥不同,区域A配置在区域B的上方。
在构成实例⑦中,区域A面积Sa的大小为1.40×104(mm2),区域B面积Sb的大小为2.34×104(mm2)。区域A的温度为136℃,区域B的温度为119℃。在构成实例⑦的场合,由定影装置23排放出的热能为256(W)。
在构成实例⑦中,也与采用构成实例⑤相同,纸张通过方向为垂直方向,所以和比较例④相比,可以减小排放出的热能。
另一方面,构成实例⑤和构成实例⑦相比,还可以降低大约7.0%的排放热能,从而可以进一步提高热效率。
这是因为,在构成实例⑦中,区域A的朝向是向上的,所以和构成实例⑤相比,由于对流而由区域A排放出的热量将会增大,因此和构成实例⑤相比,会增大加压辊232的总排放热量。
构成实例⑦中的纸张通过方向是向下的,所以加热辊231与罩230a相对侧、加压辊232与罩230b相对侧的转动方向是向上的,从而会对其周边空气作用使其由下侧流向上侧的力。
因此,可以促进由加热辊231、加压辊232、外部加热辊233加热后的、位于下空间内的空气朝向上空间侧移动,使加热后的空气容易通过定影装置23的排纸口等逃逸至定影装置23的外侧。另一方面,如果象构成实例⑤那样,纸张通过方向是向上的,则加热辊231相对罩230a一侧、加压辊232相对罩230b一侧的转动方向是向下的,从而会对其周边空气作用使其由上侧流向下侧的力。因此,由加热辊231、加压辊232、外部加热辊233加热后的、位于下空间内的空气容易滞留在下空间内。
如上所述,采用配置有按照使纸张通过方向为垂直向上方向,使区域A朝向为向下,且使区域A比区域B大的方式构成的外部加热辊233的构成实例(构成实例⑤),可以获得最大的降低排放热能的效果,然而本发明并不限于此,采用纸张通过方向、外部加热辊233的配置位置(区域A、区域B)等的构成形式中某些与构成实例⑤相同的构成形式(构成实例⑥、构成实例⑦),也可以获得降低排放热能的技术效果。
在加压辊232的周围位置处,还可以配置有清洁辊240。下面对配置有清洁辊240的构成形式进行说明。
下面对由定影装置23排放出的热能与清洁辊240的配置关系进行分析。
清洁辊240以从动于加压辊232的转动而转动的方式实施枢轴支撑。清洁辊240是由铝等金属构成的芯型部件,并且呈圆筒形状。在此,构成清洁辊240的材料使用的是不锈钢。
将如上所述的构成实例⑤中的清洁辊240,配置在外部加热辊233的上流侧而构成为构成实例⑧。在构成实例⑧中,清洁辊240配置在加压辊232的135°的位置处。
采用与构成实例⑧清洁辊240的配置位置不同的构成方式作为比较例(比较例⑤、比较例⑥),对于构成实例⑧(参见图29)与比较例⑤、比较例⑥的放热能量进行比较。
比较例⑤、比较例⑥和构成实例⑧的构成形式(纸张通过方向,外部加热辊233与加压辊232的位置关系(外部加热辊233的抵接位置),区域A的面积Sa和温度,区域B的朝向、面积Sb和温度),清洁辊240的位置(相对外部加热辊233的位置关系),以及放热能量等,示于表11中。
表11
比较例⑤ | 比较例⑥ | 构成实例⑧ | |
纸张通过方向(角度) | 垂直向上(90°) | 垂直向上(90°) | 垂直向上(90°) |
外部加热辊抵接位置(角度) | 位于加压辊下侧(225°) | 位于加压辊下侧(225°) | 位于加压辊下侧(225°) |
区域A的朝向 | 向下 | 向下 | 向下 |
区域A的面积Sa(mm2) | 1.40E+04 | 1.40E+04 | 1.40E+04 |
区域A的温度(℃) | 136 | 136 | 136 |
区域B的朝向 | 向下 | 向下 | 向下 |
区域B的面积Sa(mm2) | 2.34E+04 | 2.34E+04 | 2.34E+04 |
区域B的温度(℃) | 119 | 119 | 119 |
清洁辊抵接位置(角度) | 位于外部加热辊上流侧(90°) | 位于外部加热辊下流侧(270°) | 位于外部加热辊上流侧(130°) |
由定影装置排放出的热能(W) | 252 | 256 | 245 |
正如表11、图34所示,比较例⑤中清洁辊240位于外部加热辊233的上游侧,配置在加压辊232的90°的位置。比较例⑤的排放热能为252(W)。
如图33所示,比较例⑥中清洁辊240位于外部加热辊233的下游侧,配置在加压辊232的270°位置。比较例⑥的排放热能为256(W)。
另一方面,构成实例⑧的排放热能为245(W)。
这样,构成实例⑧相对于比较例⑥,可以降低大约4.3%的排放热能,从而可以提高热效率。
这是因为,构成实例⑧与比较例⑥不同,清洁辊240配置在外部加热辊233的上方,所以由外部加热辊233加热后的空气,可以通过清洁辊240防止其经定影装置23上的排纸口逃逸至定影装置23的外侧。
通常,当清洁辊240与加压辊232抵接时,清洁辊240形成热负荷,会对外部加热辊233对加压辊232的加热作用产生不良影响,所以在将清洁辊240配置在外部加热辊233的下流侧的比较例⑥中,将会受到这种不良影响。然而,在构成实例⑧中,可以利用由外部加热辊233加热后的空气,对清洁辊240实施预热处理,因此可以减轻清洁辊240形成热负荷产生的不良影响。
构成实例⑧与比较例⑤相比,还可以降低大约2.8%的排放热能,从而可以进一步提高热效率。
这是因为,在比较例⑤中,由于从外部加热辊233看,整个清洁辊240由加压辊232遮蔽,故阻止来自外部加热辊233的辐射热量到达清洁辊240处。另一方面,构成实例⑧中的外部加热辊233和清洁辊240大致相对配置为不被加压辊232遮蔽。换句话说就是,外部加热辊233和清洁辊240在清洁辊240的周围位置处按彼此相邻方式配置。
因此,构成实例⑧可以由清洁辊240对外部加热辊233辐射出的一部分热能实施吸收,从而可以进一步降低来自外部加热辊233的热损失。
另外,加热辊231、加压辊232、外部加热辊233和清洁辊240的构成形式(比如说构成材料、大小和形状等),并不特别限于如上所述的构成形式。
在此,是以具有辊231、232、233的装置的一例作为定影装置(加热装置)23进行说明的,然而本发明并不限于此,可以恰当地应用于诸如湿式电子照像方式的成像装置中的干燥装置,喷墨打印机中的干燥装置,或是可擦写介质用的消除装置等。
「实施形式5]
下面对本发明的另一实施形式进行说明。在本实施形式中,与实施形式2中的构成要素具有相同功能的构成要素,用相同的参考标号表示,并且省略对它们的详细说明。
本实施形式的定影装置如图28所示,是在直径为40毫米(mm)、由诸如铝、铁或不锈钢等金属构成的芯型部件232a上,形成有由厚度为6毫米(mm)的发泡硅橡胶构成的耐热弹性体层232b。
在此,对于采用感应加热线圈242(感应加热方式)作为加压辊232的加热部件的场合(构成实例⑨),和采用如实施形式1中的所述外部加热辊233(加热辊方式)的场合(构成实例⑤,参见图28),由定影装置23排放出的热能的比较结果如表12所示。
表12
构成实例⑤ | 构成实例⑨ | |
纸张通过方向(角度) | 垂直向上(90°) | 垂直向上(90°) |
外部加热部件 | 外部加热辊 | 感应加热线圈 |
区域A的朝向 | 向下 | 向下 |
区域A的面积Sa(mm2) | 1.40E+04 | 2.08E+04 |
区域A的温度(℃) | 136 | 136 |
区域B的朝向 | 向上 | 向上 |
区域B的面积Sb(mm2) | 2.34E+04 | 1.66E+04 |
区域B的温度(℃) | 119 | 119 |
由定影装置排放出的热能(W) | 238 | 206 |
正如表12所示,构成实例⑤的排放热能为238(W),构成实例⑨的排放热能为206(W),所以本实施形式的构成实例⑨可以比构成实例⑤降低大约13.4%的排放热能,从而可以进一步提高热效率。
这是因为,采用加热辊方式,外部加热辊233的表面会由于辐射、对流等产生热损失(大约为47W),相对该情况,采用感应加热方式,是使加压辊232直接发热,感应加热线圈242自身几乎不产生热量,所以感应加热线圈242自身几乎没有热损失。
另外,在如上所述的实施形式1和实施形式2中,最好,纸张通过方向为垂直方向,然而即使不是完全垂直,只是大体垂直也可以(使记录纸P由加热辊231和加压辊232的下方朝向上方,或是由上方朝向下方通过定影辊隙部Y)。
本发明并不仅限于如上所述的各种实施形式,还可以在权利要求范围内进行各种各样的改变,对由不同实施形式分别公开的技术特征实施适当组合而构成的实施形式,也包括在本发明的技术保护范围之内。
如上所述,本发明的加热装置具有相互压接的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热,其中还配置有由该第二加热部件的外侧对该第二加热部件实施加热的外部加热部件,而且所述被加热材料上任意一点通过所述压接区域的通过时间为2.3×10-2秒以下,如果将所述第一加热部件的表面温度取为T1(℃),所述第二加热部件的表面温度取为T2(℃),则所述表面温度T1和T2满足公式T1-T2≤100(℃)。
而且,所述加热装置的第一加热部件的表面温度T1和第二加热部件的表面温度T2,最好满足T1-T2≤70(℃)。
如果采用上述构成形式,通过使第一加热部件的表面温度T1(℃)和第二加热部件的表面温度T2(℃)满足T1-T2≤100(℃),或是进一步满足T1-T2≤70(℃),即使对于被加热材料上任意一点通过压接区域的通过时间为2.3×10-2秒以下的高速机,也不需增大压接区域的表面压力。换句话说就是,可以降低施加在加热部件的荷重。
因此,可以使加热部件薄型化,降低其热容量。采用这种构成形式,可缩短加热装置的升温时间。其结果是,将不再需要对加热部件实施预热,可以降低升温时和待机时的电力消耗。
而且,通过降低施加在加热部件上的荷重,例如可以防止加热部件产生蠕变,可以延长其使用寿命。
而且,通过使加热部件薄型化,可使加热装置小型化。由于可以减小加热部件的驱动扭矩,所以还可以降低电力消耗,并且可以延长驱动部件的使用寿命。
在所述加热装置中,最好通过外部加热部件,对第一加热部件的表面温度和第二加热部件的表面温度间的温度差实施控制。
如果具体的讲就是,最好所述加热装置配置有对外部加热部件的表面温度实施检测的温度检测部件;以及依据该温度检测部件的检测结果,对外部加热部件的表面温度实施控制的控制部件。
采用这种构成形式,使用外部加热部件由第二加热部件的外侧对第二加热部件实施加热,故可简单地对第二加热部件的表面温度实施控制。
因此,可以采用简单的结构,对第一加热部件的表面温度与第二加热部件的表面温度间的温度差实施控制。
最好,所述加热装置还可以按照使第一加热部件的表面温度大体保持为一定的方式实施控制。
如果采用这种构成形式,由于可以使第一加热部件的表面温度大体保持为一定,所以还可以通过外部加热部件,仅仅借助第二加热部件的表面温度,对第一加热部件的表面温度与第二加热部件的表面温度间的温度差实施控制。
所述加热装置中,最好在压接区域中施加给所述被加热材料的表面压力取为P(kPa)时,第一加热部件的表面温度T1(℃)和第二加热部件的表面温度T2(℃),满足公式:T1-T2≤30×ln(P)-72.5。
采用这种构成形式,可以使T1-T2减小,可以增加传递至被加热材料处的热量。因此,可以减小施加至加热部件上的荷重。
如上所述,本发明的加热装置具有相互压接的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热,其中,所述被加热材料上任意一点通过所述压接区域的通过时间为2.3×10-2秒以下,如果将所述被加热材料通过时,由所述第一加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q1,由所述第二加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q2,则所述热量Q1和热量Q2满足公式Q2/(Q1+Q2)≥0.25。
而且在所述加热装置中,热量Q1和热量Q2最好满足公式Q2/(Q1+Q2)≥0.3。
例如,即使第二加热部件的表面温度保持在高温状态,在构成第二加热部件的材料的热传导率非常低的场合,有时仍不能由第二加热部件向被加热材料传递足够的热量,所以加热作业不充分。
但如果采用如上所述的构成形式,由于不对加热部件的温度,而对传递至被加热材料处的热量实施限定,所以不论采用哪种材料制作加热部件,均可以获得与如上所述的、第一加热部件的表面温度T1和第二加热部件的表面温度T2满足T1-T2≤70(℃)的场合相同的技术效果。
换句话说就是,这种构成形式可以减小施加至加热部件上的荷重,可以降低电力消耗。
而且,所述加热装置最好还具有由第二加热部件的外侧对第二加热部件实施加热的外部加热部件;以及通过对外部加热部件的表面温度实施控制,对由第二加热部件传递至被加热材料处的热量Q2,与传递至被加热材料处的总热量Q1+Q2的比Q2/(Q1+Q2)实施控制的控制部件。
采用这种构成形式,可以通过外部加热部件对Q2/(Q1+Q2)实施控制。因此,可以通过简单的构成形式,对Q2/(Q1+Q2)实施控制。
在所述加热装置中,当压接区域中施加给被加热材料的表面压力取为P(kPa)时,由第二加热部件传递至被加热材料处的热量Q2(J),与传递至被加热材料处的总热量(Q1+Q2)(J)的比Q2/(Q1+Q2),最好满足公式Q2/(Q1+Q2)≥-0.078×ln(P)+0.7。
如果采用这种构成形式,可以增大Q2/(Q1+Q2)的值(即由第二加热部件传递至被加热材料处的热量Q2所占的比率),可以降低所需定影荷重。因此,可以降低电力消耗。
在所述加热装置中,压接区域中施加给被加热材料的表面压力最好在300(kPa)以下。
如果采用这种构成形式,还可以减小施加给加热部件和被加热材料的荷重。
所述加热装置中的外部加热部件最好还具有热源体,通过与第二加热部件表面相接对第二加热部件实施加热。
如果采用这种构成形式,可以对第二加热部件的表面实施直接加热,所以可以使外部加热部件的结构简单,且可以节省所占空间。因此,可以使诸如清洁辊等其它部件的设置容易。
所述加热装置中的外部加热部件最好为与第二加热部件自外侧相接且与该第二加热部件一起转动的辊。
如果采用这种构成形式,可以通过简单的构成形式,对第二加热部件实施加热。因此,可以节省所占空间,并且可以使诸如清洁辊等其它部件的设置容易。
最好,所述加热装置中的第二加热部件还配置有通过感应加热作用发热的发热体,外部加热部件为对第二加热部件实施感应加热的感应加热线圈。
如果采用这种构成形式,可以对第二加热部件实施直接加热,从而减少由第二加热部件表面的辐射、对流所产生的热损失。而且,由于外部加热部件自身几乎不发热,所以可以减少外部加热部件自身的热损失。因此,可以进一步提高热效率。
所述加热装置中的外部加热部件最好呈具有曲率的形状。
如果采用这种构成形式,磁通集中至作为外部加热部件的感应加热线圈的中心侧,增大涡流的产生量。因此,可以加速第二加热部件发热。
所述加热装置中的第一加热部件表面,每单位长度的热容量最好在200(J/m℃)以下。
根据上述结构,例如可以使升温时间为30秒以下,可以大幅度减少待机时的电力消耗。
最好,所述加热装置中的第一加热部件和第二加热部件为可转动的辊,并且通过使被加热材料通过压接区域,对被加热材料上的调色剂实施定影。
如果采用这种构成形式,可以将加热装置作为定影装置使用。因此,可以确保调色剂的定影性能,通过减小荷重降低电力消耗,并且可以防止作为被加热材料的记录纸(记录媒体)出现皱摺和卷曲现象。
本发明的成像装置具有在被加热材料上形成由未实施定影处理的调色剂构成的图像的图像转印装置、以及对被加热材料上未实施定影的调色剂实施定影的、如上所述的加热装置。
如果采用这种构成形式,可以提供一种电力消耗小的成像装置。而且可以将加热装置用作定影装置。因此,可以确保调色剂的定影性能,通过减小荷重降低电力消耗,并且可以防止作为被加热材料的记录纸出现皱摺和卷曲现象。
因此,可提供使用可使加热部件和驱动部件的使用寿命延长的加热装置的成像装置。
本发明提供的加热方法如上所述,通过使被加热材料以被加热材料上任意一点在2.3×10-2秒以内通过的方式,通过由第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热,其中,如果将所述第一加热部件的表面温度取为T1(℃),所述第二加热部件的表面温度取为T2(℃),则按照使所述表面温度T1和T2满足公式T1-T2≤100(℃)的方式,使用外部加热部件由第二加热部件的外侧对所述第二加热部件实施加热。
而且,所述加热方法最好能够按照使第一加热部件的表面温度T1(℃)和第二加热部件的表面温度T2(℃)满足公式T1-T2≤70(℃)的方式,使用外部加热部件由第二加热部件的外侧对所述第二加热部件实施加热。
如果采用这种加热方法,通过使第一加热部件的表面温度T1(℃)和第二加热部件的表面温度T2(℃)满足T1-T2≤100(℃),或是进一步满足T1-T2≤70(℃),即使对于被加热材料上任意一点通过压接区域的通过时间为2.3×10-2秒以下的高速机,也可以不使压接区域的表面压力增加。换句话说就是,可以降低施加在加热部件上的荷重。
因此,可以使加热部件薄型化,降低其热容量。采用这种构成形式,可以缩短使用所述加热方法的加热装置的升温时间。因此,将不需要对加热部件实施预热作业,可以降低升温时和待机时的电力消耗。
最好,所述加热方法通过对外部加热部件的表面温度实施控制,对第一加热部件的表面温度与第二加热部件的表面温度间的温度差实施控制。
采用这种加热方法,将可以采用简单的构成形式,对第一加热部件的表面温度与第二加热部件的表面温度间的温度差实施控制。
最好,所述加热方法按照在压接区域中施加给被加热材料的表面压力取为P(1Pa)时,使第一加热部件的表面温度T1(℃)和第二加热部件的表面温度T2(℃),满足公式T1-T2≤30×ln(P)-7.25的方式,对表面温度T1和T2实施控制。
如果采用这种加热方法,可以使T1-T2减小,可以增加传递至被加热材料处的热量。因此,可以减小施加至加热部件上的荷重。
本发明的加热方法如上所述,通过使被加热材料以被加热材料上任意一点在2.3×10-2秒以内通过的方式,通过由第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热,其中,如果将所述被加热材料通过所述压接区域时,由所述第一加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q1,由所述第二加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q2,则按照使所述热量Q1和Q2满足公式Q2/(Q1+Q2)≥0.25的方式实施控制。
最好,在所述加热方法中,能够按照使热量Q1和Q2满足公式Q2/(Q1+Q2)≥0.3的方式实施控制。
如果采用如上所述的加热方法,由于不对加热部件的温度,而对传递至被加热材料处的热量实施限定,所以不论采用哪种材料制作加热部件,均可以获得与如上所述的、第一加热部件的表面温度T1和第二加热部件的表面温度T2满足T1-T2≤70(℃)的场合相同的技术效果。换句话说就是,这种构成形式可以减小施加至加热部件处的荷重,可以降低电力消耗。
最好,所述加热方法通过由外侧对第二加热部件实施加热的外部加热部件对第二加热部件的表面温度实施控制,从而对由第二加热部件传递至被加热材料处的热量Q2,与传递至被加热材料处的总热量Q1+Q2的比Q2/(Q1+Q2)实施控制。
采用这种加热方法,可以通过外部加热部件对Q2/(Q1+Q2)实施控制。因此,可以通过简单的构成形式,对Q2/(Q1+Q2)实施控制。
在所述加热方法中,最好当压接区域中施加给所述被加热材料的表面压力取为P(kPa)时,能够按照使由所述第二加热部件传递至所述被加热材料处的热量Q2(J),与传递至被加热材料处的总热量(Q1+Q2)(J)的比Q2/(Q1+Q2),满足公式Q2/(Q1+Q2)≥-0.078×ln(P)+0.7的方式实施控制。
如果采用这种加热方法,可以增大Q2/(Q1+Q2)的值(即由第二加热部件传递至被加热材料处的热量Q2所占的比率),从而可以降低所需定影荷重。因此,可以降低电力消耗。
如上所述,本发明的加热装置具有相互压接着的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热,其中,具有与所述第二加热部件自外侧相接,与该第二加热部件一起转动,并且按照使所述第二加热部件的表面温度达到规定温度的方式对所述第二加热部件实施加热的外部加热部件,依据所述外部加热部件的材料和热容量、所述被加热材料通过时加热装置的消耗电力和所述被加热材料通过时所述外部加热部件的表面温度,确定转动的所述第二加热部件上的任意一点,通过所述第二加热部件与所述外部加热部件相接的加热辊隙区域所需要的加热辊隙通过时间。
采用这种构成形式,例如可以按照使被加热材料通过时加热装置(第一、第二加热部件和外部加热部件)的消耗电力,小于未设置有外部加热部件的加热装置的消耗电力的方式,且使被加热材料通过时外部加热部件的表面温度不超过预先设定的温度(比如说为耐热温度)的方式,根据外部加热部件的材料和热容量,确定加热辊隙通过时间。
因此,如果采用按照这种方式确定加热辊隙通过时间的加热装置,即使设置有外部加热部件,也可以降低电力消耗。
所述加热装置例如对于外部加热部件由铝制作的场合,当加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过压接区域时被加热材料的通过速度取为V(毫米/秒)时,加热辊隙通过时间t最好满足公式:
0.0005V2-0.283V+43.9≤t≤9.15。
或者,对于被加热材料为A4尺寸的片状,按照使210毫米的边与通过方向相平行的方式使被加热材料通过压接区域时,如果加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过压接区域时被加热材料的通过速度取为P(张/分),则加热辊隙通过时间t最好满足公式:
0.0128P2-1.36P+35.2≤t≤9.15。
如果采用这种构成形式,可以提供一种即使设置有外部加热部件,也可以降低电力消耗的加热装置。
在所述加热装置中,与第二加热部件自外侧相接引起的外部加热部件的挠曲量,最好在0.1毫米以下。
如果采用这种构成形式,可以形成加热辊隙区域,而且可以使施加至外部加热辊的荷重不会超过可施加至外部加热辊的荷重。
所述加热装置例如对于外部加热部件由钢制作的场合,当加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过压接区域时被加热材料的通过速度取为V(毫米/秒)时,加热辊隙通过时间t最好满足公式:
0.0005V2-0.351V+56.2≤t≤13.10。
或者,对于被加热材料为A4尺寸的片状,按照使210毫米的边与通过方向相平行的方式使被加热材料通过压接区域时,如果加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过压接区域时被加热材料的通过速度取为P(张/分),则加热辊隙通过时间t最好满足公式:
0.0175P2-1.96P+54.8≤t≤13.10。
如果采用这种构成形式,可以提供一种即使设置有外部加热部件,也可以降低电力消耗的加热装置。
所述加热装置最好使用钢、碳钢或不锈钢等构成。
如果采用这种构成形式,由于碳钢和不锈钢等钢材的纵弹性模量比较高,所以可以提高外部加热部件的机械强度。
最好,所述加热装置使外部加热部件的表面,由具有耐热性能的树脂实施覆盖。
如果采用这种构成形式,可以在外部加热部件的转动过程中,使外部加热部件与第二加热部件间平稳地实现接触和分离,而且可以防止由于外部加热部件表面温度的上升所导致的外部加热部件变形。
所述加热装置最好能够使被加热材料上任意一点通过压接区域的通过时间为2.3×10-2秒以下。
如果采用这种构成形式,这种加热装置可应用于高速机。
所述加热装置中,第一加热部件和第二加热部件最好为可转动的辊,并且可以通过使被加热材料通过压接区域,对被加热材料上的调色剂实施定影处理。
如果采用这种构成形式,可以将加热装置作为定影装置使用。因此,可以在成像装置中采用消耗电力小的定影装置。
最好,本发明的成像装置具有在被加热材料上形成由未实施定影处理的调色剂构成的图像的图像转印装置,以及对被加热材料上未实施定影处理的调色剂实施定影的、如上所述的加热装置。
如果采用这种构成形式,可以提供一种可采用所述加热装置作为定影装置的、电力消耗小的成像装置。例如,对于将所述加热装置应用于高速机的图像的场合,可以确保调色剂的定影性能,由于荷重小,故即使是高速机也可以降低电力消耗,并且可以防止作为被加热材料的记录纸(记录媒体)出现皱摺和卷曲现象。
如上所述,本发明提供的加热方法通过使被加热材料通过由第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热处理,其中,根据与所述第二加热部件自外侧相接,与该第二加热部件一起转动,并且按照使所述第二加热部件的表面温度达到规定温度的方式对所述第二加热部件实施加热的外部加热部件的材料和热容量,所述第一加热部件、第二加热部件和所述外部加热部件的电力消耗和所述外部加热部件的表面温度,确定所述转动的所述第二加热部件上的任意一点,通过所述第二加热部件与所述外部加热部件相接的加热辊隙区域所需要的加热辊隙通过时间。
采用这种加热方法,例如可以按照使被加热材料通过时加热装置的消耗电力,小于未使用外部加热部件的加热装置(第一、第二加热部件和外部加热部件)的消耗电力的方式,使被加热材料通过时外部加热部件的表面温度不超过预先设定的温度(比如说为耐热温度)的方式,根据外部加热部件的材料和热容量,确定加热辊隙通过时间。
因此,通过采用按照这种方式确定的加热辊隙通过时间的加热装置,即使设置有外部加热部件,也可以以小的电力消耗加热被加热材料。
所述加热方法例如对于外部加热部件由铝制作的场合,当加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过压接区域时被加热材料的通过速度取为V(毫米/秒),则加热辊隙通过时间t最好满足公式:
0.0005V2-0.283V+43.9≤t≤9.15。
或者,对于被加热材料为A4尺寸的片状,按照使210毫米的边与通过方向相平行的方式使被加热材料通过压接区域时,如果加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过压接区域时被加热材料的通过速度取为P(张/分),则加热辊隙通过时间t最好满足公式:
0.0128P2-1.36P+35.2≤t≤9.15。
如果采用这种加热方法,通过限定与外部加热部件的材料(铝)相对应的加热辊隙通过时间t的范围,即使设置有外部加热部件,也可以用小的电力消耗对被加热材料实施加热。
而且,所述加热方法对于外部加热部件由钢制作的场合,当加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过压接区域时被加热材料的通过速度取为V(毫米/秒),则所述加热辊隙通过时间t最好满足公式:
0.0005V2-0.351V+56.2≤t≤13.10。
或者,对于被加热材料为A4尺寸的薄纸,按照使210毫米的边与通过方向相平行的方式使被加热材料通过压接区域时,如果加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过压接区域时被加热材料的通过速度取为P(张/分),则加热辊隙通过时间t满足公式:
0.0175P2-1.96P+54.8≤t≤13.10。
如果采用这种加热方法,通过限定与外部加热部件的材料(钢)相对应的加热辊隙通过时间t的范围,即使设置有外部加热部件,也可以用小的电力消耗对被加热材料实施加热。
如上所述,本发明的加热装置具有相互压接着的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热,其中,具有为使所述第二加热部件的表面温度达到预定温度而对所述第二加热部件实施加热的外部加热部件,所述被加热材料由所述第一加热部件和所述第二加热部件的下方朝向上方,或是由上方朝向下方通过所述压接区域。
如果采用这种构成形式,由于使被加热材料通过压接区域的方向(被加热材料的传送方向)为大体垂直方向,故可以形成相对第一、第二加热部件为向下的区域。因此,可以降低来自第一、第二加热部件的对流产生的放热量。
而且,在加热装置内被加热的空气将滞留在位于第一、第二加热部件的下侧的空间中(下空间),对第二加热部件实施加热,所以可以进一步提高加热装置的热效率。
最好,所述加热装置使被加热材料大体沿垂直向上的方向通过压接区域。
采用这种构成形式,例如在作为加热装置框体的罩侧,加热部件的转动方向向下,从而对位于其周围的空气作用使其由上方流向下方的力。因此,可以使加热装置中通过第一、第二加热部件和外部加热部件加热后的空气,更容易地滞留在下空间之内。
所述加热装置中,第一加热部件和第二加热部件,通过转动使所述被加热材料通过,在与所述第二加热部件的转动中心相垂直的、包含着所述外部加热部件的剖面中,如果将沿着所述第二加热部件的转动方向,由所述外部加热部件的加热位置至所述压接区域中所述被加热材料输入侧的端部的所述第二加热部件的表面区域取为第一区域时,最好使该第一区域的大部分位于所述第二加热部件转动中心的下方。
一般说来,第二区域位于由外部加热部件实施加热之前,第一区域位于由外部加热部件实施加热之后,所以第一区域的温度要比第二区域的温度高。因此,和第二区域相比,第一区域更容易产生排放至空气中的热损失。
但如果采用这种构成形式,通过使第一区域中的大部分配置在第二加热部件转动中心的下方,可以使第一区域中的大部分朝向下侧,所以可以降低第一区域由于对流产生的放热。因此,可以进一步降低加热装置散热的热能,提高热效率。
所述加热装置在所述剖面中,如果将沿着第二加热部件转动方向,由压接区域中被加热材料排出侧的端部至外部加热部件的加热位置的第二加热部件的表面区域取为第二区域时,最好使第二区域的宽度比第一区域的宽度更大。
如果采用这种构成形式,可以进一步降低第一区域由于对流排放出的热能。因此,可以降低加热装置散热的热能,提高热效率。
所述加热装置中,第一加热部件和第二加热部件通过转动使被加热材料通过,在与第二加热部件的转动中心相垂直的、包含着外部加热部件的剖面中,如果将沿着第二加热部件的转动方向,由外部加热部件的加热位置至压接区域中被加热材料输入侧的端部的第二加热部件的表面区域取为第一区域,由压接区域中被加热材料排出侧的端部至外部加热部件的加热位置的第二加热部件的表面区域取为第二区域时,最好使第一区域的中心位于第二区域的中心的下方。
如果采用这种构成形式,可以使被加热材料的传送方向为大体沿垂直向上的方向。因此,在加热装置内被第一、第二加热部件和外部加热部件加热后的空气,可以容易地被滞留在下空间内,从而可以提高热效率。
所述加热装置中的外部加热部件最好为与第二加热部件外侧相接且与该第二加热部件一起转动的辊。
如果采用这种构成形式,可以通过简单的构成形式,对第二加热部件实施加热。因此,可以节省所占空间,可以使诸如清洁辊等其它部件的设置更容易。
最好,所述加热装置使外部加热部件的转动中心位于第二加热部件的转动中心下方。
在一般情况下,由外部加热部件加热后的空气,可以容易地通过加热装置上的被加热材料排出口逃选至装置之外。
但如果采用所述的构成形式,可以使外部加热部件离开加热装置中被加热材料的排出口,所以可以容易地将加热后的空气滞留在加热装置之内。因此,可以提高热效率。
最好,所述加热装置中的第二加热部件配置有通过感应加热作用发热的发热体,所述外部加热部件为对第二加热部件实施感应加热的感应加热线圈。
如果采用这种构成形式,可以通过使第二加热部件直接发热,减少由第二加热部件表面通过辐射、对流所产生的热损失。而且,由于外部加热部件自身几乎不发热,所以可以减少外部加热部件自身的热损失。因此,可以进一步提高热效率。
所述加热装置中的外部加热部件的形状最好呈具有曲率的形状。
如果采用这种构成形式,可以将磁通集中至作为外部加热部件的感应加热线圈的中心侧,增大涡流电流的产生量。因此,可以加速第二加热部件的发热。
最好,所述加热装置中的第一加热部件和第二加热部件通过转动使被加热材料通过,并且具有对第二加热部件的表面实施清洁的清洁部件,清洁部件沿着第二加热部件的转动方向,配置在外部加热部件的上游侧。
所述加热装置最好采用由金属制作的清洁部件。
如果采用这种构成形式,通过将清洁部件配置在外部加热部件的上方,可以通过清洁部件抑制由外部加热部件加热后的空气通过加热装置上的被加热材料排出口逃逸至装置外的现象,因此可以提高热效率。
而且,由于使用由外部加热部件加热后的空气对清洁部件实施预热,故清洁部件不构成热负荷。因此,即使配置有清洁部件,也不会降低外部加热部件对第二加热部件的加热作用。
在所述加热装置中,清洁部件和外部加热部件最好按照相邻方式实施配置。
如果采用这种构成形式,来自外部加热部件的辐射热的一部分可以被清洁部件吸收,所以可以降低外部加热部件的热损失。
最好,所述加热装置通过使被加热材料通过压接区域,对被加热材料上的调色剂实施定影处理。
如果采用这种构成形式,可以使加热装置作为定影装置应用,从而可以提供热效率良好的定影装置。
本发明的成像装置具有在被加热材料上形成由未实施定影处理的调色剂构成的图像的图像转印装置,以及对被加热材料上未实施定影处理的调色剂实施定影的、如上所述的加热装置。
如果采用这种构成形式,可以提供一种热效率良好的成像装置。
在对本发明进行详细说明的各部分中给出的具体实施形式和实施例只是用于帮助了解本发明的技术内容,然而这些具体实例并非作限定性的狭义解释,在本发明的精神和其权利要求记载的范围内,可以进行各种变更实施。
Claims (26)
1.一种加热装置,具有相互压接的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热处理,其特征在于,具有由该第二加热部件的外侧对所述第二加热部件实施的外部加热部件;
所述被加热材料上任意一点通过所述压接区域的通过时间为2.3×10-2秒以下;
当所述第一加热部件的表面温度取为T1(℃),所述第二加热部件的表面温度取为T2(℃)时,所述表面温度T1和所述表面温度T2满足公式
T1-T2≤100(℃),且最好满足公式T1-T2≤70(℃)。
2.如权利要求1所述的加热装置,其特征在于,还具有:
对所述外部加热部件的表面温度实施检测的温度检测部件;
以及依据该温度检测部件的检测结果,对所述外部加热部件的表面温度实施控制的控制部件;
所述控制部件使所述第一加热部件的表面温度大体保持为一定,
并且对所述第一加热部件的表面温度与第二加热部件的表面温度之间的温度差实施控制。
3.如权利要求1所述的加热装置,其特征在于,在所述压接区域中施加给所述被加热材料的表面压力取为P(kPa)时,所述第一加热部件的表面温度T1(℃)和所述第二加热部件的表面温度T2(℃),满足公式
T1-T2≤30×1n(P)-72.5。
4.一种加热装置,具有相互压接的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热,其特征在于:
所述被加热材料上任意一点通过所述压接区域的通过时间在2.3×10-2秒以下;
如果将所述被加热材料通过时,由所述第一加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q1,由所述第二加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q2,则所述热量Q1和所述热量Q2满足公式
Q2/(Q1+Q2)≥0.25,且最好满足公式Q2/(Q1+Q2)≥0.3。
5.如权利要求4所述的加热装置,其特征在于,还具有:
由该第二加热部件的外侧对所述第二加热部件实施加热的外部加热部件;
以及通过对所述外部加热部件的表面温度实施控制,对由所述第二加热部件传递至所述被加热材料的热量Q2与传递至所述被加热材料的总热量Q1+Q2的比Q2/(Q1+Q2)实施控制的控制部件。
6.如权利要求4所述的加热装置,其特征在于,当所述压接区域中施加给所述被加热材料的表面压力取为P(kPa)时,由所述第二加热部件传递至所述被加热材料的热量Q2(J)与传递至被加热材料的总热量(Q1+Q2)(J)的比Q2/(Q1+Q2),满足公式
Q2/(Q1+Q2)≥-0.078×1n(P)+0.7。
7.如权利要求1或4所述的加热装置,其特征在于,所述压接区域中施加给所述被加热材料的表面压力为300(kPa)以下。
8.如权利要求1或4所述的加热装置,其特征在于,所述外部加热部件具有热源体,通过与所述第二加热部件表面相接对所述第二加热部件实施加热。
9.如权利要求1或4所述的加热装置,其特征在于,所述第一加热部件的表面的每单位长度的热容量为200(J/m℃)以下。
10.一种成像装置,其特征在于,具有:
在所述被加热材料上形成由未实施定影处理的调色剂构成的图像的图像转印装置;
以及对所述被加热材料上未实施定影处理的调色剂实施定影的、如权利要求1或4所述的加热装置。
11.一种加热方法,通过使被加热材料以所述被加热材料上任意一点在2.3×10-2秒以内通过由第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域的方式,对所述被加热材料实施加热处理,其特征在于:
如果所述第一加热部件的表面温度取为T1(℃),所述第二加热部件的表面温度取为T2(℃),则按照使所述表面温度T1和所述表面温度T2满足公式T1-T2≤100(℃),最好满足公式T1-T2≤70(℃)的方式,利用外部加热部件由该第二加热部件的外侧对所述第二加热部件实施加热。
12.一种加热方法,通过使被加热材料以所述被加热材料上任意一点在2.3×10-2秒以内通过由第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域的方式,对所述被加热材料实施加热处理,其特征在于:
如果所述被加热材料通过所述压接区域时,由所述第一加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q1,由所述第二加热部件传递至所述被加热材料的热量取为Q2,则按照使所述热量Q1和热量Q2满足公式
Q2/(Q1+Q2)≥0.25,最好满足公式Q2/(Q1+Q2)≥0.3的方式实施控制。
13.一种加热装置,具有相互压接的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热处理,其特征在于,具有:与所述第二加热部件自外侧相接,与该第二加热部件一起转动,并且按照使所述第二加热部件的表面温度达到规定温度的方式对所述第二加热部件进行加热的外部加热部件;
依据所述外部加热部件的材料和热容量、所述被加热材料通过时加热装置的消耗电力和所述被加热材料通过时所述外部加热部件的表面温度,确定转动着的所述第二加热部件上的任意一点,通过所述第二加热部件与所述外部加热部件相接的加热辊隙区域所需要的加热辊隙通过时间。
14.如权利要求13所述的加热装置,其特征在于:
所述外部加热部件由铝构成;
当所述加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过所述压接区域时所述被加热材料的通过速度取为V(毫米/秒)时,所述加热辊隙通过时间t满足公式
0.0005V2-0.283V+43.9≤t≤9.15。
15.如权利要求13所述的加热装置,其特征在于:
所述外部加热部件由铝构成;
在所述被加热材料为A4尺寸的片状,且按照使210毫米的边与通过方向相平行的方式使被加热材料通过所述压接区域时,如果取所述加热辊隙通过时间为t(毫秒),通过所述压接区域时所述被加热材料的通过速度为P(张/分),则所述加热辊隙通过时间t满足公式
0.0128P2-1.36P+35.2≤t≤9.15。
16.如权利要求13所述的加热装置,其特征在于:
所述外部加热部件由钢构成;
而且当所述加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过所述压接区域时所述被加热材料的通过速度取为V(毫米/秒)时,所述加热辊隙通过时间t满足公式
0.0005V2-0.351V+56.2≤t≤13.10。
17.如权利要求13所述的加热装置,其特征在于:
所述外部加热部件由钢构成;
在所述被加热材料为A4尺寸的片状,按照使210毫米的边与通过方向相平行的方式使被加热材料通过压接区域时,如果所述加热辊隙通过时间取为t(毫秒),通过所述压接区域时所述被加热材料的通过速度取为P(张/分),则加热辊隙通过时间t满足公式
0.0175P2-1.96P+54.8≤t≤13.10。
18.一种成像装置,其特征在于,具有:
在所述被加热材料上形成由未实施定影处理的调色剂构成的图像的图像转印装置;
对所述被加热材料上未实施定影处理的调色剂实施定影的、如权利要求13至17中任意一项所述的加热装置。
19.一种加热装置,具有相互压接的第一加热部件和第二加热部件,通过使被加热材料通过由所述第一加热部件和第二加热部件压接形成的压接区域,对所述被加热材料实施加热,其特征在于,具有:按照使所述第二加热部件的表面温度达到规定温度的方式对所述第二加热部件实施加热的外部加热部件;
所述被加热材料自所述第一加热部件和所述第二加热部件的下方朝向上方,或是由上方朝向下方通过所述压接区域。
20.如权利要求19所述的加热装置,其特征在于:
所述第一加热部件和第二加热部件通过转动使所述被加热材料通过;
在与所述第二加热部件的转动中心相垂直的、包含所述外部加热部件的剖面中,如果将沿着所述第二加热部件的转动方向、由所述外部加热部件的加热位置至所述压接区域中所述被加热材料输入侧的端部的所述第二加热部件表面的区域取为第一区域时,该第一区域的大部分位于所述第二加热部件转动中心的下方。
21.如权利要求20所述的加热装置,其特征在于:在所述剖面中,如果将沿着所述第二加热部件转动方向,由所述压接区域中所述被加热材料排出侧的端部至所述外部加热部件的加热位置的所述第二加热部件表面的区域取为第二区域时,所述第二区域的宽度大于所述第一区域的宽度。
22.如权利要求19所述的加热装置,其特征在于:
所述第一加热部件和第二加热部件通过转动使所述被加热材料通过;
在与所述第二加热部件的转动中心相垂直的、包含所述外部加热部件的剖面中,如果将沿着所述第二加热部件的转动方向,由所述外部加热部件的加热位置至所述压接区域中所述被加热材料输入侧的端部的所述第二加热部件表面的区域取为第一区域,由所述压接区域中所述被加热材料排出侧的端部至所述外部加热部件的加热位置的所述第二加热部件表面的区域取为第二区域时,所述第一区域的中心位于所述第二区域的中心的下方。
23.如权利要求19所述的加热装置,其特征在于:所述外部加热部件为与所述第二加热部件自外侧相接且与该第二加热部件一起转动的辊。
24.如权利要求23所述的加热装置,其特征在于:所述外部加热部件的转动中心位于所述第二加热部件的转动中心的下方。
25.如权利要求19所述的加热装置,其特征在于:所述第二加热部件还配置有通过感应加热作用产生热量的发热体;
所述外部加热部件为对所述第二加热部件实施感应加热的感应加热线圈。
26.一种成像装置,其特征在于:具有:
在所述被加热材料上形成由未实施定影处理的调色剂构成的图像的图像转印装置;
以及对所述被加热材料上未实施定影处理的调色剂实施定影的、如权利要求19至25中任意一项所述的加热装置。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20090527 Termination date: 20210130 |