CN1743973A - 定影辊与具有该定影辊的定影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定影辊和包括此定影辊的定影装置，其中，定影辊包括一线圈单元，其响应于输入其中的交流电流生成电阻热和交变磁通量；一加热辊单元，其响应于交变磁通量而生成涡电流并响应于涡电流而生成感应热；以及一接触单元，其由一种非磁性材料构成，置于定影辊中，并且其使线圈单元与加热辊单元紧密接触。

Description

定影辊与具有该定影辊的定影装置

技术领域

本发明涉及一种定影装置。更详细地说，本发明涉及一种定影辊，其通过使加热单元紧密接触被加热物体，并且集中磁通量在被加热物体上，来最大化加热部分的感应热效率；本发明还涉及一种具有该定影辊的定影装置。

背景技术

通常，电子照相成像装置，例如激光打印机或数字复印机，打印单色或多色图像是通过将光施加在充电至预定电压的光敏介质，在此光敏介质上形成静电潜像，使显影剂以预定颜色的调色剂显影该静电潜像，转印该显影了的彩色图像到纸上，然后将转印的图像定影到这张纸上而实现。

根据所用的显影剂的类型，电子照相打印装置分为湿式电子照相打印设备和干式电子照相打印设备。湿式电子照相打印设备使用一种显影剂，其中的调色剂颗粒扩散在液体载体中；然而，干式电子照相打印设备使用同类的由调色剂颗粒组成的显影剂，或不同种类的显影剂，其为载体颗粒和调色剂颗粒混合物。

图1是一个横向的剖面图，示意性示出了一个使用卤素灯为热源的常用定影装置10，而图2是沿着图1的I-I″线截取的、图1中常用定影装置的纵向剖面图。参考图1和2，定影装置10包括两个定影辊11和12，其形成为铝圆柱。每个定影辊11和12的两端都由轴承14支撑，而且，定影辊11和12安装得沿其纵向相互接触。在每个定影辊11和12的表面都形成了一涂层13。涂层13形成一夹挤区(nip)，热量通过它从每个定影辊11和12传导到记录介质20上的调色剂图像21上，其有助于每个定影辊11和12轻易脱离定影到记录介质20上的调色剂图像21。

加热部分15安装在每个定影辊(11和12)的中心，并使用一卤素灯作为热源，该卤素灯当连接到一外部电源(未示出)时发出热。加热部分15与每个定影辊(11和12)的内表面以一个填充着空气的空间隔开。

当外部电源提供的电流加载在加热部分15的两端时，加热部分15产生辐射能。通过空气，辐射能传输到每个定影辊(11和12)的内表面，然后通过一个由黑体形成的光热转换层转换为热。热传导到夹挤区(其为定影辊11和12之间的界面)，通过定影辊11和12以及涂层13，传输到记录介质20上的调色剂图像21上，使得调色剂图像21能够通过热定影到记录介质20上。

然而，使用这样的卤素灯作为热源的常用定影装置有以下缺点。

首先，由于卤素灯热效率低，升高卤素灯的温度使其达到期望的定影温度需要大量时间。因此，用户不得不等待，直到卤素灯加热到期望的定影温度并且常用定影装置准备好打印文档。

第二，由于卤素灯与每个定影辊(11和12)的内表面以一个填充着空气的空间隔开，从卤素灯发出的热通过辐射加热每个定影辊(11和12)，通过传导经过定影辊11和12。因此，从卤素灯到定影辊11和12的热传输速度相对较低，而且该常用定影装置的热效率也低。

因此，存在着一个改进定影装置中热传输和效率、减少定影装置升温至目标温度所需时间的系统和方法的需求。

发明内容

本发明充分解决了以上的和其他的问题，提供了一定影辊，该定影辊通过同时使用感应热和电阻热可以大大缩短定影装置升温所需时间，并且通过将加热单元紧密接触被加热物体，可以提高加热部分的感应热效率；本发明还提供了包括这种定影辊的定影装置。

根据本发明的一个方面，提供了一定影辊，其将调色剂图像定影在记录介质上。该定影辊包括一线圈单元，其响应于输入其中的交流电流产生电阻热和交变磁通量；一加热辊单元，其响应该交变磁通量产生涡电流并响应于该涡电流产生感应热；和一接触单元，其位于定影辊中，由非磁性材料构成，并且其使得线圈单元紧密接触加热辊单元。

附图说明

通过参考以下附图详细描述示例性实施例，本发明的以上与其他特点和优点将变得更加清楚。

图1是一个使用卤素灯为热源的常用定影装置的横向的剖面图；

图2是沿着图1的I-I″线截取的、图1中常用定影装置的纵向剖面图；

图3为根据本发明的示例性实施例的定影辊，和根据本发明的示例性实施例的包括该定影辊的定影装置的横向剖面图；

图4是根据本发明的示例性实施例的图3中定影辊的一部分的放大图；

图5是根据本发明的示例性实施例的图3中定影辊的电源单元的电路图；

图6是一个剖面图，其图示了根据本发明的示例性实施例使用涡电流在图3中的加热辊单元中产生感应热；以及

图7是根据本发明的示例性实施例的图3中定影辊的热源的剖面图。

以上所有图中，相同的标号将被理解为指示相同的部分、构件和结构。

具体实施方式

图3为根据本发明的示例性实施例的定影辊110，和根据本发明的示例性实施例的包括该定影辊110的定影装置100的横向剖面图。图4是定影辊110的一部分的放大图，图5是定影辊110的电源单元140的电路图，图6是图示了使用涡电流在定影辊110中产生感应热的剖面图，而图7是定影辊110的热源的剖面图。

参考图3至图5，定影装置100包括定影辊110，其产生热量用于定影调色剂图像(未示出)到记录介质(未示出)上；和压辊130，其安装成与定影辊110沿定影辊110纵向接触，并且将记录介质压到定影辊110上。此处，记录介质通过定影辊110和压辊130之间的夹挤区。

压辊130由轴构件133支撑，使得压辊130的主体131可以绕轴构件133旋转。此处，压辊130的主体131形成有与管子大致相同的形状。涂层132形成在主体131的外圆周表面上，以在调色剂图像定影在记录介质上之后，帮助压辊130轻松脱离调色剂图像。在本发明的其他实施例中，定影辊110可以形成为施加热和压力两者到记录介质上，在此情况下，不需要压辊130。

定影辊110包括加热辊单元112、线圈单元114、接触单元115和电源单元140。

加热辊单元112由电阻性材料形成，形状与管子大致相同。涂层111由比如四氟乙烯在加热辊单元112表面形成，使得加热辊单元112可以轻松脱离定影在记录介质上的调色剂图像。优选，加热辊单元112由这样一种材料形成，其经过磁场磁化并传导电流从其中通过，该材料例如为铁合金、铜合金、铝合金、镍合金、铬合金，或类似材料，但是并不仅限于此。

线圈单元114在加热辊单元112的内表面上布置成螺旋线，与加热辊单元112的内表面紧密接触。线圈单元114产生一个交变磁通量，其随着电源单元140输入的电流变化。优选，线圈单元114由铜基带状线圈或类似材料形成，但是不局限于此。

绝缘层113插在线圈单元114和加热辊单元112之间，其构造使得绝缘层113不会因为输入线圈单元114的交流电而击穿，并且使线圈114与加热辊单元112绝缘，因此，阻止了漏电流流入加热辊单元112。

因此，绝缘层113最好拥有高耐受电压和高介电击穿电阻。当绝缘层113构造为耐受从定影辊110外部供应的高电源电压时，绝缘层113被认为具有足够高的耐受电压。如果在小于绝缘层113耐受电压的电源电压加在定影辊110上时，绝缘层113产生持续1分钟的小于10mA的漏电流，并且不会发生介电击穿，则绝缘层113被认为拥有足够高的介电击穿电阻。绝缘层113可以由云母、聚酰亚胺、陶器、硅、聚亚氨酯(polyurethane)、玻璃、聚四氟乙烯，或类似材料构成，但是不局限于此。

接触单元115形成在加热辊单元112的内表面上，形状与管子大致相同。接触单元115施加膨胀压力在线圈单元114上，使得线圈单元114紧密接触绝缘层113，并且绝缘层113紧密接触加热辊单元112。接触单元115发生塑性变形以施加膨胀压力在线圈单元114、绝缘层113和加热辊单元112上，使得线圈单元114、绝缘层113和加热辊单元112相互保持紧密接触。也即，接触单元115用于通过最大化指示线圈114附着在加热辊单元112上的紧密程度的耦合系数，协助产生感应电流，而不会有任何交变磁通量损耗。

接触单元115施加膨胀压力P到线圈单元114的内圆周上。当膨胀压力P增大到构成接触单元115材料的屈服点σ_Y时，接触单元115发生塑性变形，使得它不会还原为原始形状。膨胀压力P由下面的式(1)表示，

$P=\mathrm{\σ}\frac{t}{r}\·\·\·\left(1\right)$

其中，t和r分别为管子的厚度和直径，即接触单元115的厚度和直径。

线圈单元114通过接触单元115紧密附接到加热辊单元112上，使得其与加热辊单元112一起旋转。

接触单元115优选由非磁性材料，比如聚合物、橡胶，或类似材料构成，但不局限于此。因此，响应于线圈单元114生成的交变磁通量，在接触单元115中不会产生涡电流，而在加热辊单元112中产生涡电流。由于加热辊单元112中产生了涡电流，电阻热就产生了。于是，加热辊单元112中产生的电阻热被用于定影调色剂图像(未示出)到记录介质(未示出)上，因而提高定影辊110的定影效率。

接触单元115优选形成为厚度大约1mm或更薄，以减小热损耗，但不局限于此。

线圈单元114的两端中的一端连接到引线单元116，使得线圈单元114与电源单元140电连接。

当交流电流输入线圈单元114时，由线圈单元114生成了交变磁通量。此交变磁通量在加热辊单元112中生成涡电流。由于加热辊112具有电阻，其响应已生成的涡电流而生成电阻热。

端盖120和驱动力传递端盖121分别形成于加热辊单元112的两端。驱动力传递端盖121大致与端盖120相同，只是驱动力传递端盖121包括一个驱动力传递单元(未示出)，例如齿轮，其连接在电动装置(未示出)上，并且旋转定影辊110。

通风口122形成于相反的端盖120中。通风口122允许空气进入加热辊单元112的内部空间117，因而内部空间117可以保持大气压强。

所以，即使当从线圈单元114传递来的热加热了加热辊单元112时，加热辊单元112的内部空间117也可以保持大气压强，因为内部空间117通过通风口122连通到大气了。在本发明的另一个实施例中，通风口122可以形成于驱动力传递端盖121中。或者，仍然在本发明的另一个实施例中，通风口122可以形成于端盖120和驱动力传递端盖121两者中。

电极123安装于端盖120和驱动力传递端盖121中的每一个上。电极123电连接至引线单元116。供应自外部电源的电流通过电源单元140、电极123和引线单元116，传输到线圈单元114。

现在参考图5，电源单元140包括电源部分141、线路滤波部分142、整流部分143和高频电流生成部分144。

电源部分141向线圈单元114提供预定幅值和频率的交流电流。

线路滤波部分142包括电感L和电容C，其滤去从电源部分141接收的交流电流中的高频成分。即，线路滤波部分142平滑从电源部分141接收的交流电流。

整流部分143对已通过线路滤波部分142滤去其高频部分的交流电流进行整流，从而产生一个直流电流。整流部分143可以是由四个二极管D1、D2、D3和D4构成的桥式整流器，而且其基于四个二极管D1、D2、D3和D4的极性将该交流电流整流为一直流电流。

高频电流生成部分144接收来自整流部分143的直流电流，并基于此接受到的直流电流生成一个高频交流电流。高频电流生成部分144包括两个电容器C2和C3、两个开关SW1和SW2，并且通过有选择地接通或断开开关SW1和SW2中地一个或两个，将作为整流交流电流所获的结果的直流电流转换成为一个高频交流电流。在本发明的另一个实施例中，可以用一个低频电流生成部分代替高频电流生成部分144。另外，在本发明的另一个实施例中，电源单元140可以具有不同于此处提出的结构，包括变化电源部分、线路滤波部分、整流部分和频率生成部分中一个或多个的结构和操作。

现在参考图3至7，更加详尽地描述定影辊110中热的生成。

参考图3至7，交流电流从电源单元140输入到线圈单元114，并且线圈单元114生成如图6中实线标记的交变磁通量A。交变磁通量A与加热辊单元112相互作用，因而在加热辊单元112中生成方向相反的涡电流B和C。此处，可以假设电流从向下方向至向上方向流经线圈单元114。

由于加热辊单元112具有电阻，所以响应于涡电流B和C，在加热辊单元112中生成热(此后称为感应焦耳热G)。通过加热辊单元112，感应焦耳热G经过涂层111传导到调色剂图像(未示出)。

由于线圈单元114也具有电阻，所以由于交流电流输入线圈单元114，线圈单元114会生成热(此后称为电阻焦耳热H)。电阻焦耳热H经过绝缘层113、加热辊单元112和涂层111也传导到调色剂图像。

因此，当交流电流输入线圈单元114时，响应于交流电流输入线圈单元114(并产生磁通量A)，线圈单元114产生电阻焦耳热H；并且响应于交变磁通量A生成的涡电流B和C，在加热辊单元112中生成感应焦耳热G。从而，电阻焦耳热H和感应焦耳热G用于将调色剂图像定影到记录介质上(未示出)。

如上所述，根据本发明的实施例的定影辊具有以下优点。第一，由于非磁性材料形成的接触单元将线圈单元紧密附接到加热辊单元上，所以可以通过集中磁通量到线圈单元上，提高其中生成感应热的加热辊单元的效率。

第二，由于电阻热和感应热都用于加热加热辊单元，因此可以大大缩短加热定影辊至目标温度所需时间。

尽管已经示出并描述了本发明的大量示例性实施例，但是本领域技术人员可以理解，在这些实施例中可以进行多种变化，而不背离由所附权利要求及其等同物界定其范围的本发明的原理和精神。

本发明要求享有2004年9月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2004-0069997的优先权，该申请的全部内容通过引用被结合于此。

Claims (18)

1.一定影辊，其用于将调色剂图像定影在记录介质上，所述定影辊包括：

一线圈单元，用于响应于输入的一交流电流，生成电阻热和交变磁通量；

一加热辊单元，用于响应于所述交变磁通量而生成涡电流，并响应于所述涡电流而生成感应热；以及

一接触单元，其由非磁性材料构成，置于所述定影辊中，用于提供膨胀压力以使所述线圈单元与所述加热辊单元紧密接触。

2.如权利要求1所述的定影辊，其中，还包括：

位于所述线圈单元和所述加热辊之间的一绝缘层，用于将所述线圈单元与所述加热辊单元隔开。

3.如权利要求1所述的定影辊，其中，所述线圈单元构造为接收低频交流电流或高频交流电流中的至少一个。

4.如权利要求1所述的定影辊，其中，所述加热辊单元由铜合金、铝合金、镍合金、铁合金和铬合金材料中的至少一种构成。

5.如权利要求1所述的定影辊，其中，所述接触单元构造成当所述接触单元施加膨胀压力时，所述接触单元发生塑性变形，以便其使所述线圈单元与所述加热辊单元内表面紧密接触。

6.如权利要求1所述的定影辊，其中，所述接触单元形成为厚度大约为1mm或更薄。

7.如权利要求1所述的定影辊，其中，还包括：

一电源单元，用于生成低频交流电流或高频交流电流中的至少一个。

8.一定影装置，其包括：

一定影辊，用于通过生成热将调色剂图像定影在记录介质上；和

一压辊，其安装成面对并接触所述定影辊，用于将所述记录介质压向所述定影辊，其中，所述定影辊产生电阻热和感应热。

9.如权利要求8所述的定影装置，其中，所述定影辊包括：

一线圈单元，用于响应于输入的交流电流，生成电阻热和交变磁通量；

一加热辊单元，用于响应于所述交变磁通量而生成涡电流并响应于所述涡电流而生成感应热；以及

一接触单元，其由非磁性材料构成，置于所述定影辊中，用于提供膨胀压力以使所述线圈单元与所述加热辊单元紧密接触。

10.如权利要求9所述的定影装置，其中，还包括：

位于所述线圈单元和所述加热辊之间的一绝缘层，用于将所述线圈单元与所述加热辊单元隔开。

11.如权利要求9所述的定影装置，其中，所述线圈单元构造为接收低频交流电流或高频交流电流中的至少一个。

12.如权利要求9所述的定影装置，其中，所述加热辊单元由铜合金、铝合金、镍合金、铁合金和铬合金材料中的至少一种构成。

13.如权利要求9所述的定影装置，其中，所述接触单元构造成当所述接触单元施加膨胀压力时，所述接触单元发生塑性变形，以便其使所述线圈单元与所述加热辊单元内表面紧密接触。

14.如权利要求9所述的定影装置，其中，所述接触单元形成为厚度大约为1mm或更薄。

15.如权利要求9所述的定影装置，其中，还包括：

一电源单元，用于生成低频交流电流或高频交流电流中的至少一个。

16.一种用于将调色剂图像定影到记录介质上的方法，其包括以下步骤：

响应于输入一线圈单元中的交流电流，从所述线圈单元生成电阻热和交变磁通量；

响应于所述交变磁通量而在一加热辊中生成涡电流，并响应于所述涡电流而在所述加热辊中生成感应热；和

提供一个膨胀压力以最小化所述线圈单元与所述加热辊之间的距离，从而最大化从所述线圈单元向所述加热辊传导的电阻热，并且最大化所述加热辊中感应热的量。

17.如权利要求16所述的方法，其中，还包括将所述线圈单元与所述加热辊单元电绝缘的步骤。

18.如权利要求16所述的方法，其中，还包括输入低频交流电流或高频交流电流中的至少一个至所述线圈单元的步骤。

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