CN1983068A

CN1983068A - 定影装置和图像形成设备

Info

Publication number: CN1983068A
Application number: CNA2006101684992A
Authority: CN
Inventors: 北见宪治; 御喜田俊也
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2007-06-20
Also published as: JP4644110B2; US7773929B2; JP2007163858A; US20070134034A1

Abstract

一种定影装置，包括：压力件、加热件以及外部加热件。所述加热件具有和所述压力件的外表面相接触的外表面。所述加热件对沿着第一方向通过所述压力件和所述加热件之间的接触区域的纸张进行加热。所述外部加热件从外部对所述加热件表面的预定区域进行加热。沿着第二方向的所述预定区域的长度设定为小于沿着该第二方向的所述加热件的全长，其中第二方向与所述第一方向正交。

Description

定影装置和图像形成设备

技术领域

本发明涉及一种用于将显影剂图像定影在纸张上的定影装置。本发明进一步涉及一种具有该定影装置的电子照相图像形成设备，诸如复印机，打印机，或者传真机。

背景技术

电子照相图像形成设备将显影剂图像(下文称作墨粉图像)转印在纸张上，并利用定影装置将显影剂(下文称作墨粉)熔化并定影在纸张上。该定影装置包括热辊和压力辊。

该热辊具有沿其轴向安置的第一内部加热灯。该第一加热灯从内部加热热辊，该热辊又将在该热辊和压力辊之间通过的纸张进行加热，从而熔化纸张上的墨粉。

利用平行于热辊的轴线的压力辊的轴线，压力辊与热辊外表面相接触地支撑。该压力辊对在该热辊和该压力辊之间通过的纸张进行加压，从而在纸张上定影熔化的墨粉。该压力辊具有沿其轴向安置的第二内部加热灯。该第二加热灯从内部对该压力辊进行加热。该压力辊以补充方式，又对热辊表面和在该热辊与压力辊之间通过的纸张进行加热。

在两个轴端通过该图像形成设备的框架支撑该热辊和压力辊。

该加热灯需要以如下方式控制，即为了均匀转印纸张上的墨粉而使得该热辊具有均匀的表面温度。并且，图像形成设备通常通过办公室等内的插座进行供电，即通过市电供电。因此需要开发出可以在100V/15A下工作的图像形成设备，这也是市电的公值。

同时，近年来，已经开发出许多多功能图像形成设备，它们不仅具有打印装置，还具有可选装置，诸如自动文件阅读器(即，扫描仪)，后处理装置(具有诸如订装和打孔的后处理功能)，或者大容量纸盒(LCC)。

市电不足以支持所述多功能图像形成设备，导致该设备的一些部分电力短缺。使得原先被用于定影装置消耗的电力被分流到电力短缺的那些部分。这引起对定影装置的供电被降低，从而妨碍所述热辊的外表面保持恒温，并引起定影性能退化。

在通过市电供电的总功率是1500W的情况下，例如，考虑到功率波动和安全标准，所述设备的有效功率大约是1200W至1300W。在该有效功率中，200W至300W的功率被分配用于启动并控制该设备自身，800W至1000W的功率被分配用于该定影装置中的加热器。当安装了诸如前文所述的可选装置后，从分配至加热器的功率中再减去200W至400W，被分配用于启动并控制该可选装置。

即使当均匀加热整个热辊时，热辊的温度在中心区域高，并向着其轴端的方向降低。这是因为热量会从每个轴端沿着旋转轴和轴承耗散至图像形成设备的框架。因此，热辊具有多个内部加热灯，每个灯具有加热件，并且加热件沿着轴配置在不同位置。该热辊的该配置允许在该热辊的轴端比在中心区域产生更多量的热量，从而确保该热辊在其轴向上维持基本均匀的表面温度分布。

近年来，已经开发出使用外部热辊作为附加加热件的定影装置，其中该附加加热件用于迅速加热主热辊的外表面。JPH10-149044A和JP2005-221712A公开了这种定影装置。该外部热辊具有与所述主热辊的轴向相平行的轴，并且具有沿着该轴配置的内部加热灯。通常，形成外部热辊以至于使其在轴长上至少等于主热辊长度，从而，加热主热辊的整个表面。

但是，如前所述的热量控制涉及复杂控制，使得在有限的有效功率的范围内将该热辊在其轴上的表面温度维持基本均匀分布。特别是在具有外部热辊的定影装置的情况下更是这样，因为这样的装置涉及到更复杂的控制，用于以适当方式向设置在主和附加热辊内的加热灯施加电压。

本发明的特征是提供一种定影装置，其能够对维持热辊的表面温度的均匀分布进行简易加热控制，以及提供一种具有该定影装置的图像形成设备。

发明内容

根据本发明的一个方面的定影装置包括压力件，加热件，以及外部加热件。所述加热件具有与所述压力件的外表面相接触的外表面。所述加热件对沿第一方向、通过所述压力件和加热件之间的接触区域的纸张进行加热。所述外部加热件从外部对所述加热件的表面的预定区域进行加热。该预定区域在沿着第二方向上的长度设定为小于沿着该第二方向的所述加热件的全长，其中第二方向是与所述第一方向正交的方向。

附图说明

图1是示例了根据本发明实施例的定影装置的构造的正剖面图；

图2是示例了定影装置的示意性构造的侧剖面图；

图3是图2中沿着箭头A-A’部分的剖面图；

图4A是示例了在热辊和压力辊之间无纸张经过的情况下，热辊、压力辊以及外部加热辊的热源的轴向热量分布的曲线图；以及

图4B是示例了图4A所示的热量分布中的热辊和压力辊的表面温度的轴向分布的曲线图。

具体实施方式

以下参考附图对应用了根据本发明优选实施例的定影装置的图像形成设备进行说明。

图1是示例了根据本发明实施例的定影装置的示意性构造的正剖面图。电子照相图像形成设备包括图像形成部(未示出)，并且基于图像数据在纸张上形成图像。该图像形成部具有未示出的硒鼓(图像承载件)以及定影装置1。在将硒鼓上所形成的墨粉图像转印到纸张上后，所述装置1利用热将墨粉定影在纸张上。

参考图1，所述装置1具有热辊11以及压力辊12。如图所示，该热辊11在如图所示箭头方向可旋转地被支撑。该辊11具有内部加热灯14A和14B，每个均呈杆形。灯14A和14B相当于权利要求书中的第一加热灯。灯14A和14B以与所述辊11的轴向相平行的长度安置。灯14A和14B对所述辊1的全部内表面进行加热。当接触纸张时，所述辊11向所述纸张施予热量，从而熔化所述纸张上的墨粉。

所述辊11具有金属芯11A和表面层11B。作为示例，该金属芯11A用2至3mm厚度的铁来形成，而该层11B用1.0至1.5mm厚度的高热导SiO₂橡胶来形成。

所述压力辊12具有内部加热灯15。该辊12利用和所述辊11的轴向相平行的轴，在如图所示箭头方向可旋转地被支撑。该辊12以预定压力被压靠在所述辊1的外表面。当在所述辊11和12之间的接触区域(定影辊隙区域)经过纸张时，该辊12将纸张压靠在辊11以用定影墨粉浸渍纸张内的纤维素纤维。所述灯15对应于权利要求书中的第三加热灯。所述灯15安置成：其长度与所述辊12的轴向相平行。所述灯15对所述辊12的整个内表面进行加热。所述辊12具有金属芯12A和表面层12B。作为示例，芯12A以等于或者大于5mm厚度的铁制成，而层12B以5至8mm厚度的SiO₂橡胶制成。

所述装置1还具有外部热辊13，电热调节器16和17，清洁件18和19，以及纸张分离器20和21。所述辊13、电热调节器16、件18以及分离器20沿着所述辊11的表面设置。电热调节器17、件19以及分离器21沿着所述辊12的外表面设置。

所述辊13具有内部加热灯22，其相当于权利要求书中的第二加热灯。所述辊13利用其与所述辊11的轴向相平行的轴，在如图所示箭头方向上可旋转地被支撑。所述辊13以预定压力被压靠在所述辊11的表面，用于加热所述辊11的表面。所述辊13具有金属芯13A和表面层13B。作为示例，该芯13A用1.15至0.3mm厚度的铁或者0.25mm至1.0mm厚度的铝来制成。

所述电热调节器16和17检测所述辊11和12的各自表面温度，并将检测结果输出至控制部50。根据所述辊11和12的被测表面温度，所述部50控制所述加热灯14A、14B、15和22的开或者关，以维持各表面温度恒定。

所述部50在运行图像形成处理的持续时间(即，在经过未示出的操作部等从用户接收图像形成请求到将已形成图像纸张输出到未示出的纸张输出托盘之间的持续时间)内以及在未运行图像形成处理的待机时间期间内对所述加热灯14A、14B、15以及22的开或者关进行控制。

所述纸张分离器20和21用于将纸张从所述辊11和12的各表面进行分离。当纸张上的预定影墨粉通过所述辊11的表面的热量熔化且所述纸张被所述辊12压靠在所述辊11时，所述纸张趋于附着在所述辊11和12。所述分离器20和21促进纸张从辊11和12上分别分离，从而避免该纸张残留附着于所述辊11和12以及避免卡纸。

所述清洁件18和19从所述辊11和12的各自表面将粘附墨粉和纸尘去除。因此，该件18和19防止由于在所述辊11和12的各表面上的粘附墨粉沉积在正被传送到所述装置1的新纸张上所引起的图像劣化。所述件18通过热辊盖25的内表面上所形成的支撑18A被支撑。所述件19通过压力辊盖26的内表面上所形成的支撑19A被支撑。

在将墨粉图像从所述硒鼓转印至纸张上后，该纸张以图1所示的箭头X的方向被传送，并经过接触区域30。因此，墨粉图像被定影在纸张上。当经过区域30后，将该纸张输出至所述纸张输出托盘等。

所述装置1被可分离地安装在所述图像形成设备。在所述安装位置，所述装置1被所述热辊盖25和所述压力辊盖26所盖。所述盖25覆盖了所述辊11的轴端面的部分，以及沿着轴长延伸的该辊11的外表面的一部分，这使得热量不会溢散至空气。从而，该盖25防止了辊11的表面温度的降低。

该盖25围绕绕轴25A在箭头Y方向可旋转地被支撑。可旋转该盖25至开启位置以露出该辊11的顶部。

同时，该盖25以如下方式支撑所述外部热辊13、电热调节器16以及清洁件18：以处于关闭位置的所述盖25来盖住所述辊1，使得所述辊13、电热调节器16以及件18接触于所述辊11的表面。当旋转所述盖25时，所述辊13、电热调节器16以及件18被沿着箭头Y方向连同所述盖25一起转动。

所述盖26盖所述辊12的每个轴端面的部分，以及沿着整个轴长延伸的所述辊12的外表面的一部分，以使得热量不会溢散进空气。从而，所述盖26防止了所述辊12的表面温度的降低，因此也避免了由于热量从所述辊11传导至所述辊12所导致的所述辊11的表面温度的降低。

应该注意，所述盖25和26是以热绝缘材料制成。

图2是示例了所述定影装置1的示意性构造的侧剖面图。所述辊11至13以其各自和箭头Z的方向相平行的各轴来配置。如图2所示，所述辊11和12具有相同的轴长M，而所述辊13具有小于所述长度M的轴长L。

在关闭位置，所述盖25以面对所述辊11的轴端面的侧壁25B来盖住所述辊11。

所述辊13可旋转地安装在轴承24上。图3是沿着图2中箭头A-A’的剖面图。如图所示，每个轴承24具有马蹄铁形的横截面，该横截面带有面对所述辊11的孔。所述轴承24固定到盖25上。所述轴承24是由诸如塑料的树脂材料所形成的滑动轴承，其包含润滑油。用滑动轴承作为所述轴承24可以防止所述定影装置1的升迁。利用滚珠轴承(滚动轴承)作为该轴承24将需要更大的直径用于避免所述轴承24和所述辊11之间的物理接触，由于滚动轴承在尺寸上要比滑动轴承更大。

可选地，所述轴承24可以是铁或者其他适当材料所制的，并且可以被固定在所述图像形成设备的框架而非所述盖25。所述辊11和12被可旋转地安装于所述设备的框架。

加热灯22短于所述加热灯14A和14B。所述灯22具有加热件221，其沿着箭头Z的方向延伸大约所述辊13的整个内长度。沿着箭头Z的方向的该件221的长度大约等于沿着箭头Z方向的经过所述接触区域30的最大尺寸纸张(本实施例中的A3尺寸)的长度N。将面对该件221的所述辊13的区域进行加热，使得所述辊13仅对所述辊11的表面的预定区域W施予热量。

所述灯14A具有沿着箭头Z方向的在其中间部位形成的加热件141A。所述灯14B具有沿着箭头Z方向的在两端形成的加热件141B。当向所述灯14A和14B都施加电压时，对整个辊11加热。当仅向所述灯14A施加电压时，同时仅对所述辊11的中间部位进行加热。所述加热灯15具有加热件151，其沿着箭头Z的方向延伸大约所述灯15的整个内长度。所述灯15均匀加热整个辊12。

当以其长度平行于图1所示的箭头X方向，传送B5纸张以形成图像时，所述控制部50根据所述电热调节器16和17的检测结果来开启和关闭所述灯14A、15以及22。同时，当以其长度平行于图1所示的箭头X方向，传送A3纸张以形成图像时，所述控制部50根据所述电热调节器16和17的检测结果来开启和关闭所述灯14A、14B、15以及22。另外，在待机时间期间，该控制部50根据所述电热调节器16和17的检测结果来开启和关闭所述灯14A、14B、15以及22。

图4A是示例了在所述辊11和12之间无纸张经过的情况下，所述辊11至13的加热灯14A、14B、15以及22在沿着箭头Z的方向上的热量分布的曲线图；图4B是示例了在如图4A中所示的热量分布中，所述辊11和12在沿着箭头Z的方向上的表面温度的分布的曲线图。图4A显示了所述辊11、12和13的各热量分布11P、12P和13P，其中在仅以所述灯14A和14B作为其热源的情况下，所述辊11的热耗率作为参考水平(100％)。图4B显示了通过所述电热调节器16和17所检测的所述辊11和12各表面温度分布11Q和12Q。

如图4A所示，在配置了所述灯14A、14B、15以及22的各加热件141A、141B、151以及221的范围内，每个热量分布11P、12P以及13P是相同的。这使得所述辊11可以至少在包含所述区域W的一定区域内具有相同的表面温度，如图4B所示。

当从内部加热所述辊11时，所述辊11显示了低的热响应性。这是因为所述辊11具有相对厚的壁从而具有比所述灯14A和14B更高的热容。作为对比，所述辊13具有薄的壁，以及低的热容。一旦通过所述灯22加热所述辊13，则该辊13表面温度升高，从而施予热量给与该辊13相接触的所述辊11的区域W。

因此，无须对于每个所述灯14A和14B在沿着所述辊11的轴向上生成不同量的热量。通过仅促使每个灯14A、14B、15和22在沿着轴向上生成相同量的热量，来提供所述区域W的均匀表面温度。这使得对于区域W的表面温度可以采取比传统定影装置更简单的控制。

所述辊11的轴长M在沿着箭头Z的方向上通常长于纸张长度。但是，所述辊13仅对用于让纸张通过的所述辊11的表面的预定区域W进行加热，从而可以使得仅对需要被加热的区域进行快速加热。

图4A和4B显示了所述灯14A和14B两者均接通下的情况。但是，即时当仅接通了所述灯14A时，也可使得所述辊11具有均匀表面温度，至少在当使纸张经过所述接触区域30时该纸张所被接触的区域上。

在本实施例，设定所述加热件221的长度与所述区域W的长度相等。可选地，可以将所述辊13的长度L设为等于所述区域W的长度。

本实施例中，所述辊11具有两个内部加热灯14A和14B。但是，内部加热灯的数目不限于两个，也可是一个，三个，或者更多，或者可以使得所述辊11具有均匀轴向热量分布的任意数目。

如上所述本发明，很明显的是，可以对其进行各种修改。这些修改均被视作未脱离本发明的精神和范围，并且作为对于本领域技术人员来说很明显的这些修改均被认为包含在以下的权利要求书的范围之内。

Claims

1.一种定影装置，包括：

压力件；

加热件，被安置为使其外表面与所述压力件的外表面相接触，用于对沿着第一方向通过所述压力件和所述加热件之间的接触区域的纸张进行加热；以及

外部加热件，用于从外部对所述加热件表面的预定区域进行加热，

其中，沿着第二方向的预定区域的长度短于沿着该第二方向的所述加热件的全长，所述第二方向与所述第一方向正交。

2.如权利要求1所述的定影装置，

其中所述预定区域沿着所述第二方向的长度等于或者长于要通过所述接触区域的最大尺寸的纸张沿着所述第二方向的长度。

3.如权利要求1所述的定影装置，

其中：

所述加热件是具有沿其轴向安置的第一内部加热灯的圆柱型热辊，

所述压力件是具有和所述热辊的轴向相平行的轴的圆柱型压力辊，

所述外部加热件是具有和所述热辊的轴向相平行的轴的圆柱型外部热辊，所述外部热辊被安置为使其外表面与所述预定区域相接触，所述外部热辊包括沿其轴向安置的第二内部加热灯，所述第二内部加热灯具有加热件，以及

沿着所述第二方向的所述预定区域的长度等于沿着该外部热辊的轴向的所述加热件的长度。

4.如权利要求1所述的定影装置，

其中：

所述外部加热件是具有和所述热辊的轴向相平行的轴的圆柱型外部热辊，所述外部热辊被安置为使其外表面与所述预定区域相接触，所述外部热辊包括沿其轴向安置的第二内部加热灯，以及

沿着所述第二方向的所述预定区域的长度等于沿着该外部热辊的轴向的所述外部热辊的长度。

5.如权利要求3所述的定影装置，

其中所述第二内部加热灯在沿着所述外部热辊的轴向近似均匀地加热面对所述预定区域的所述外部热辊的一部分表面。

6.如权利要求4所述的定影装置，

7.如权利要求5所述的定影装置，

其中：

所述压力辊具有沿其轴向安置的第三内部加热灯，

所述第一内部加热灯在沿着所述热辊的轴向近似均匀地加热要与纸张进行接触的该热辊的至少一部分表面，其中所述纸张是指正经过所述接触区域的纸张，以及

所述第三内部加热灯在沿着所述压力辊的轴向近似均匀地加热要与纸张进行接触的该压力辊的至少对一部分表面，其中所述纸张是指正经过所述接触区域的纸张。

8.如权利要求6所述的定影装置，

其中：

所述压力辊具有沿其轴向安置的第三内部加热灯，

所述第三内部加热灯在沿着所述压力辊的轴向近似均匀地加热要与纸张进行接触的该压力辊的至少一部分表面，其中所述纸张是指正经过所述接触区域的纸张。

9.如权利要求1所述的定影装置，

其中所述外部热辊可旋转地装配于轴承上，其中每个轴承具有马蹄铁形的横截面，该横截面具有面对所述热辊的孔。

10.一种图像形成设备，包含：

一种用于承载显影剂图像的图像承载件；以及

如权利要求1所述的定影装置，该定影装置将从所述图像承载件转印的显影剂图像定影在纸张上。

11.一种图像形成设备，包含：

一种用于承载显影剂图像的图像承载件；以及

如权利要求2所述的定影装置，该定影装置将从所述图像承载件转印的显影剂图像定影在纸张上。

12.一种图像形成设备，包含：

一种用于承载显影剂图像的图像承载件；以及

如权利要求3所述的定影装置，该定影装置将从所述图像承载件转印的显影剂图像定影在纸张上。

13.一种图像形成设备，包含：

一种用于承载显影剂图像的图像承载件；以及

如权利要求4所述的定影装置，该定影装置将从所述图像承载件转印的显影剂图像定影在纸张上。

14.一种图像形成设备，包含：

一种用于承载显影剂图像的图像承载件；以及

如权利要求5所述的定影装置，该定影装置将从所述图像承载件转印的显影剂图像定影在纸张上。

15.一种图像形成设备，包含：

一种用于承载显影剂图像的图像承载件；以及

如权利要求6所述的定影装置，该定影装置将从所述图像承载件转印的显影剂图像定影在纸张上。

16.一种图像形成设备，包含：

一种用于承载显影剂图像的图像承载件；以及

如权利要求7所述的定影装置，该定影装置将从所述图像承载件转印的显影剂图像定影在纸张上。

17.一种图像形成设备，包含：

一种用于承载显影剂图像的图像承载件；以及

如权利要求8所述的定影装置，该定影装置将从所述图像承载件转印的显影剂图像定影在纸张上。

18.一种图像形成设备，包含：

一种用于承载显影剂图像的图像承载件；以及

如权利要求9所述的定影装置，该定影装置将从所述图像承载件转印的显影剂图像定影在纸张上。