CN87105395A - 具有纤维缠绕薄层的热熔定影系统 - Google Patents

Abstract

瞬时热熔定影装置，具有一个筒形的、较薄的、缠绕纤维的辊筒，其上包覆有电阻丝、加热薄层、或印刷电路部件，它们固定在该辊筒外表面上，或者嵌置在该辊筒的表面上，该筒形管件的内部充满了空气，电阻丝、加热薄层或印刷电路部件同穿过端盖的电极相连接，该端盖是位于辊筒的支承端部上的。该热熔定影装置，从滚筒向外安装直至最后一步是在其外层涂覆防粘剂。

Description

本发明涉及一种改进的热熔定影装置，特别是一种具有纤维缠绕薄层的热熔定影系统。

为了在热的作用下，把带静电荷的调色剂永久地熔固在承载面上，通常必须提高调色剂的温度，直到该调色剂的各组分凝聚在一起并发粘。这样加热的结果，会造成调色剂在一定程度上流动，并进入承载物件上的纤维或微孔间隙内，然后，当调色剂冷却之后，调色剂的凝固作用便使该调色剂牢固地粘结在承载物件上。

这种利用热能将调色剂影象固定在承载物件上的方法是众所周知的，在现有技术中已经公开了几种加热熔化带静电荷的调色剂影象的方法，这些方法包括利用加热和加压，实际上包括利用几种不同方式的组合，比如，利用一对辊子间的接触压力，一个辊子与一个平板或一曲面板之间的接触压力，或者利用一个带式部件与一个辊子之间的接触压力，进行加压。

加热一般通过对一个或两个辊筒、平板、或者带状部件进行加热来完成，当加热、加压和接触时间的组合效应达到适当程度时，调色剂微粒将发生熔化。一般来说，在这种直接接触式的装置中，辊筒的表面应该是干燥的，也就是说，在辊筒表面上不使用防粘剂，如美国专利说明书US-3498596和US-3666447所述。另一方面，有时也在热熔定影辊筒表面涂上硅油一类防粘剂使其表面湿润，如美国专利说明书US-3268351和US-3256002所述。人们还知道利用闪光热熔定影来熔化调色剂影象的技术，如美国专利说明书US-3874892所述，这种处理方法通常就是利用一只闪光灯发出非常短的瞬时脉冲，人们知道，当闪光灯在很短的瞬间发出脉冲或闪光时，必然可产生大量的能量，用来实现调色剂微粒的熔化。

将调色剂影象热熔定影到基片（载体）上去的另一种方法是利用辐射热熔定影，辐射热熔定影不同于闪光热熔定影，在进行辐射热熔定影的过程中，一般来说，辐射源和红外石英灯在整个热熔定影阶段中总是打开着的，而不是象闪光热熔定影那样仅在很短时间内发出闪光脉冲，这种辐射热熔定影装置的实例如美国专利说明书US-3898424和US-3953709所述。现有技术中的这种辐射热熔定影装置一般都具有较大型的金属结构，这种结构需要持久地使用加热元件来维持装置的恒定预热温度，在美国专利说明书US-3471683中描述了一种带有印刷电路板型加热元件的加热辊筒，但是，这种加热辊筒比较厚，而且，其中的粘合材料也不适合于较高温度下的工作。

上述采用多种形式的热熔定影方法的这些现有的热熔定影系统，在较大型、快速的复印机上曾经产生了显著的效果，在这些复印机中，使用预热元件来维持机器温度，使之达到或接近机器的工作温度的做法是为人们所肯定的。但是，人们一直希望制造一种瞬时热熔定影装置，它将不需要预热能源来把该装置的温度维持在高于周围环境的温度上。众所周知，这就是利用具有自控温度性能的正温度系数特性热敏元件作为加热器，来对热熔定影辊筒加热，该辊筒被加热控温探测元件调整到规定的温度。众所周知，使用辐射吸收材料用于热熔定影辊筒结构，可以有效地缩短加热时间，如美国专利说明书US-3669706所述。在美国专利说明书US-4355255中，也公开了一种由小型反射器和小型电极板构成的瞬时辐射热熔定影装置，该反射器与箱体是隔热的，该箱体与反射器之间构成用来使冷空气流通的管道，该小型电极板用来在几秒钟之内获得工作温度条件，而不用任何预热装置。又如美国专利说明书US-3948214所述，它采用了这样的筒形部件，即该筒形部件具有由用来传递辐射能的弹性材料制成的第一薄层，和用来吸收辐射能的第二薄层，以及覆盖在第二薄层上的、使热熔定影辊筒表面具有良好的防粘特性的第三薄层，该热熔定影辊筒上的薄层都比较薄，并且都具有瞬时热熔的能力。在美国专利说明书US-4395109中，公开了一种瞬时热熔定影装置，它具有支承热熔定影辊筒的用金属或陶瓷制成的辊芯，并具有一隔热薄层、一电绝缘层，和一个包覆在整个辊芯外圆周上的保护层。

在上述现有的热熔定影系统中都存在这样的问题，即它们的构造都比较复杂，成本比较昂贵，和/或装置比较笨重，从而限制了装置瞬时热熔定影的能力。另外的问题是，现有的热熔定影辊筒常常不易于对不同尺寸的待定影复印纸提供足够的机械强度，或者不能满足对不同尺寸的复印纸进行选择的条件。因此，本发明的目的就是提供一种新的改进的瞬时热熔定影装置，本发明的另一个目的是提供这样一种瞬时热熔定影装置，它具有比较轻型的加热部件，而且设计结构比较简单，本发明的又一个目的是提供一种具有较高机械强度的瞬时热熔定影辊筒，以适应于被定影的复印纸的尺寸，并提供一种可选择定影不同尺寸的复印纸的热熔定影辊筒。

本发明的其他目的和优点将通过下面的加工过程的说明而显而易见，本发明的新的特征将特别在附于后面的、并作为本说明书一部分的权利要求中进行阐述。

本发明涉及一种瞬时热熔定影装置，它具有一个筒形的、上面缠绕有较细纤维的辊筒，辊筒的外表面上包覆或嵌置有电阻丝、加热薄层，或印刷电路板。筒形辊筒管的内部充满了空气，并且电阻丝、加热薄层或印刷电路板均接到电极上，该电极从辊筒支承端头上的端盖伸出。该热熔定影装置从滚筒向外安装直至最后一步是在其外表面涂覆防粘剂。

附图的简要说明：

为了更好地理解本发明，可参照以下附图，其中，使用相同的表示数字来代表同类零部件。

图1是表示具有本发明装置的复印机的主视剖视图，

图2是表示图1所示的本发明的瞬时热熔定影装置的立体视图，

图3是图2所示装置的横截面剖视图，

图4是表示一只热熔定影辊筒的纤维网交织式样的正面视图，

图5A和图5B表示用来选择不同尺寸的复印纸的分段加热部件的视图。

参见图1，这里例举了一种自动静电复印机10，它包括一个记录影象的鼓状部件12，及在其圆周外表面涂覆的适当的光敏物质，或者说，就是表面13。鼓12在机架（未图示出）内部同轴14相配合，并可绕轴14以箭头15所示的方向旋转，从而带着载有影象的表面13，转过多个静电处理装置。适当的驱动装置用以驱动和控制各个相互配合进行运转的机器构件，从而使原稿输入的信息真实地复制在最后承载物或复印纸16上。

最初，鼓12转动，使光敏表面13经过充电装置17，以公知的方式，给光敏表面13充电，使之均匀地带上一层静电荷，用以准备静电成象。然后，鼓12转到面对曝光装置18的位置上，带有电荷的光敏表面13在待复印的原稿的光影下曝光，由于光敏表面13上的电荷有选择地在曝光的部位散失，从而以静电潜象的形式把原稿记录下来。曝光后，鼓12转动，把记录在光敏表面13上的静电潜象转到显影装置19的位置，在那里，鼓12的光敏表面13上被涂覆了一层普通的显影粉料，使其静电潜象显影。一般来说，一个适当的显影装置可包括一个磁刷显影系统，这个系统使用的磁性显影粉料含有粗的强磁性载体颗粒和调色剂粉粒。

作为最后承载物的复印纸16被放置在可升送的纸盘20上的升送装置里，当其上升到升送位置时，分纸器21把纸一张一张地先喂入对正定位装置22，然后再被送向转印装置23，以便准确地对正鼓上的影象。光敏表面13上的已显影图象在转印装置23处与作为最后承载物的纸16相接触，从而将调色剂影象从光敏表面13转印到最后承载物即复印纸16的接触面上。

在调色剂影象转印到最后承载物或复印纸16上之后，带有影象的复印纸16进入热熔定影装置24，使转印上的调色剂粉末影象凝聚在承载物面上，经过热熔定影后，复印纸16便进入适当的输出装置，如接纸盘25中。

虽然绝大部分的调色剂粉末被转印到了复印纸16上，但总是有一些调色剂粉末留在光敏表面13上，这些转印后残留在光敏表面13上的调色剂粉末，在经过清洁装置26时，便从鼓12上被清除掉了。光敏表面13上的调色剂粉末可以任何普通的机械方法进行清理，如使用清洁刮刀等。

通常，当复印机进行正常工作时，所要复印的原稿需图象朝下地放在水平的透明台板27上，然后，该固定不动的原稿被移动的光学系统进行扫描。扫描系统包括一个固定的镜头30和一对同时移动的可动扫描镜，即半频扫描镜31和全频扫描镜32，它们均分别固定在适当的支架上。

也可以配置具有辅助定位辊35和开关37的原稿处理装置33，放入原稿时，开关37起动辅助定位辊35，将原稿向前送进，并对准原稿处理装置33后部的定位边线。夹送辊38运转，使原稿沿着180°的曲面导向装置被转送到台板27上，进行复印。原稿由具有平型带39的平型带传送装置输送，复印后，平型带39起动，原稿由输出夹辊41送出台板，落入原稿收集盘43中。

热熔定影装置24包括一个定影辊45和一个支承辊或压辊47，两辊间形成一个狭缝，通过该狭缝，待定影的复印纸被向前夹送。然后，由适当的分离片（未图示出）将该复印纸从定影装置上剥离下来。压辊47通过一个适当地装在一根轴上的转动部件绕该轴旋转，其表面覆盖着硅橡胶PFA或其他任意的合适材料的弹性层。定影辊45具有一个固定在两边端盖49上的可转动筒形部件48，如图2和图3所示。

要实现瞬时定影热熔定影装置应在一个很短的瞬间内获得其工作温度，这一瞬间应短于复印纸到达定影装置的时间，即机器起动后有大约5至10秒的加热时间，也就是说，假设复印纸16在开始复印或按下复印揿钮之后，需用5至10秒的时间，从纸盒20经过转印装置23到达热熔定影装置24。通常，定影装置必须在这一瞬间内被加热到至少120℃，辊型定影装置的温升大约在120℃到160℃。要利用具有合适功率的热源，如700瓦的热源，提高刚性结构的温度，使其在5秒钟之内发生高达120°-160℃左右的温度变化，就要求被加热部件必须是小型低质量的。在本发明中，筒形部件48是由玻璃纤维、石墨化碳素纤维或碳化硼纤维，或者其他任何合适的具有一定机械强度的纤维材料制成的空心辊筒，该筒形部件48的壁厚最好在20-40密耳（1密耳＝0.001英吋）左右。

参见图2和图3，包覆在上述缠绕纤维的筒形部件48上的，最好是一层由聚合物粘合剂固结的玻璃纤维层50，在该玻璃纤维层50外面的是一层合适的电热丝、印刷电路板或光刻蚀电路图板52，一种适当的防粘物质，如PFA或橡胶，覆盖在上述加热部件上。应注意的是，还可以利用适当的耐高温粘合剂把上述玻璃纤维层50固定在该筒形部件48上，同样，我们也考虑过把加热部件粘结到该缠绕纤维的筒形部件上去的其他所有方法。

从本发明的另一个方面考虑，该热熔定影辊应该具有足够的机械强度，包括周向强度和轴向强度，这是非常重要的，所谓周向强度是指该热熔定影辊筒的芯材能够抵抗指向轴心的径向压力的特性，而轴向强度则指该热熔定影辊筒的芯材能够抵抗弯曲变形的特性。参见图4，图4表示的是一个缠有纤维的管或圆筒，所说的纤维相对于纵轴以50°倾斜角包缠在其上面，用以提供足够的机械强度。应该注意的是，在本发明的范围内，包括以任一适当的倾斜角编织玻璃纤维、石墨化碳素纤维、碳化硼纤维或其他所有纤维，以获得足够的机械强度。

一般来说，筒形部件48的直径越大，则其间形成的狭缝将越大，旋转速度将越慢，这就使得狭缝中的复印纸在由定影辊45和压辊47组成的热熔定影装置中的停留时间加长，停留时间随辊筒表面速度和狭缝的面积或尺寸的变化而变化，直径越大，则也意味着有了更多的过渡再生时间，就是说，热熔定影辊的外表面携带热能的时间就延长了，也就有了更多的时间来重新加热，但是，存在的问题是，具有较大直径的热熔定影辊或筒形部件必须具有足够的机械强度，从本发明的另一个方面考虑，即利用选择适当的纤维来制成缠绕纤维的圆筒，再加上纤维缠绕时选择适当的倾角，并选择适当的环氧树脂类粘合剂，圆筒直径为3英吋到4英吋，这样的辊筒是很容易制得的。辊筒的壁厚最好小于0.050英吋，作为一个实施例，已可实现制造辊筒厚度小于0.040英吋，直径达4英吋，并且长度达48英吋的热熔定影辊筒。

要制造本发明的热熔定影辊或筒形部件，必须先制成缠绕纤维的辊或管状物，该定影装置的其余部分则将由辊筒表面向外制成。纤维芯体结构可以用一般的缠绕机将纤维缠绕在一个圆柱形心轴上，可设置或改装一种机械计数器，使缠绕按47°至59°的合适角度进行，从而获得最大的机械强度，每个辊筒的筒壁将被缠绕到所需的厚度，该厚度最好在20至40密耳（1密耳＝0.001英吋）之间。这里，根据所要制造的辊筒的大小、长度和生产量的不同，其制造方法也有所不同，对小批量生产的大尺寸的辊筒来说，可以考虑在缠绕纤维的芯轴的表面直接绕上螺旋状的加热部件。缠绕纤维的附加层可以直接绕在上述纤维心轴上，然后对该整体结构进行固化，使其具有合适的结构性能、固化之后，进行最后加工处理，即对该复合结构进行磨光，以获得一个光滑的外表面。

假设一般的静电复印定影辊直径是1至2英吋，长度为16英吋左右，则可以考虑对这种辊进行高速的连续绕丝加工，以这种方式将芯轴或筒形部件的筒壁缠绕到所需的厚度，并将该筒形芯轴送向下一步进行固化、磨光加工，然后按所需长度将其截断。采用此技术，加热薄层将被包缠在芯轴的外表面，并在下一道工序中作最后的加工处理。

众所周知利用在热熔定影辊上包覆金属层来分配、扩散热能的方法。考虑使用本发明中的缠绕纤维的定影辊，则可以有选择地采用多种方法来分配、扩散热能，如可以在整个筒体上完全不使用金属层来分配能量，或用电镀、喷涂或其他昂贵而有效的方法包覆最薄的导热层。从本发明的另一个方面考虑，参见图5A和5B，这里表示了一种具有选择功能的热熔定影辊的控制装置。在制造定影辊的过程中，加热部件58可被覆盖在不同的部位，如图示部位A、B₁和B₂、C₁和C₂。所以，可根据所需定影的复印纸的尺寸大小不同，由控制器60选择启动相应的加热部件，如要印小张的复印纸，只需启动加热部件中的部件A即可。如要印再大一些的复印纸，则需部件B₁和B₂与A一起启动进行工作。最后，如果要印大尺寸的复印纸，则需使部件C₁、C₂与部件A及B₁和B₂有选择地投入工作。

如上所述的和附图所示的内容表示的是最新设计成的本发明的一个最佳实施例，但可以知道，对那些本行业的熟练技术人员来说，做出无数的变化和改进都是可能的，而这些都包括在后面附加的权利要求中，其中包含了所有的属于本发明的实质内容和范围的各种变化和改进。

Claims (8)

1、静电复印机的挤压热熔定影装置，具有一个瞬时升温的热熔定影辊和一个挤压支承辊，载有调色剂影象的承载物件从上述两辊之间的狭缝穿过，将调色剂影象熔固定影在上述承载物件上，该热熔定影辊可在10秒钟之内升温至120℃左右，其特征在于，该瞬时升温的热熔定影辊具有：

一个用玻璃纤维、石墨化碳素纤维，或碳化硼纤维制成的空心的、较薄的、缠绕纤维的辊筒，该辊筒具有一个外表面和一个内表面，该辊筒内部同外界空气相隔绝；

一个用高温粘合剂粘合在所说辊筒外表面上的加热源；

该加热源为一个加热电路部件，该加热电路部件分为若干部段，用来实现加热的选择。

2、如权利要求1所述的热熔定影辊，其特征在于，该热熔定影辊有一个控制装置，该控制装置通过电路与所说加热电路部件的各部段相连接，用来选择启动所说的部段。

3、静电复印机的挤压热熔定影装置，具有一个瞬时升温的热熔定影辊和一个挤压支承辊，载有调色剂影象的承载物件从上述两辊之间的狭缝穿过，将调色剂影象熔固定影在承载物件上，其特征在于，该瞬时升温的热熔定影辊具有：

一个空心的、较薄的、缠绕纤维的辊筒，该辊筒具有一个外表面和一个内表面;

一对用来支承辊筒管体的端盖;

一个用高温粘合剂粘合在所说辊筒的表面上的加热部件。

4、如权利要求3所述的热熔定影辊，其特征在于，其中的空心辊筒内同外界空气相隔绝。

5、如权利要求3所述的热熔定影辊，其特征在于，其中的空心辊筒的厚度小于50密耳（1密耳＝0.001英吋）。

6、如权利要求3所述的热熔定影辊，其特征在于，其中的纤维为玻璃纤维、石墨化碳素纤维或碳化硼纤维。

7、如权利要求3所述的热熔定影辊，其特征在于，其中的加热电路部件为埋设在缠绕纤维的辊筒层间的导线。

8、如权利要求3所述的热熔定影辊，其特征在于，具有一个控制装置和分割成不同部段的加热部件，该控制装置通过电路与各个部段相连接，用来选择启动各个部段。

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