TWI514095B - 定影裝置及其滾輪 - Google Patents

Description

定影裝置及其滾輪

本案係關於一種定影裝置，尤指一種定影裝置及其滾輪。

雷射印表機為目前企業及學校最廣泛應用之列印設備，其成像生成原理係於紙張導入後，以雷射二極體單元將含有影像資料之雷射光投射成像於感光滾輪上，同時碳粉匣藉由滾筒將碳粉附著於感光滾輪之成像區域，再轉動感光滾輪即可將成像區域上之碳粉附著於紙張上。最後，再經過一定影裝置之加熱及加壓以令碳粉確實定著於紙張上。

換言之，雷射印表機之主要成像方法，係利用定影裝置以加熱及加壓之方式來達成碳粉定著之目的。其中，加熱方式多透過鹵素燈管或陶瓷加熱片等作為加熱源，依形式大致可分為內部加熱及外部加熱等二種類型，又以使用內部加熱之滾輪為大宗。

一般而言，內部加熱之滾輪主要係由空心滾輪及鹵素燈管所組成，即在空心滾輪內部使用鹵素燈管提供熱量；而外部加熱之方式，通常係藉由一個或多個滾輪之表面直接接觸來進行加熱，此種方式可見於美國專利案US 5,450,183、美國專利案US 4,984,027、美國專利案US 6,567,641以及美國專利案US 6,490,430等案中，且廣為業界所知悉，於此不再贅述。

然而，先前技術或現有技術中所採用的傳統定影裝置，尚具諸多缺點，例如加熱效率過低及溫度分布不均等。請參閱第1A圖及第1B圖，其中第1A圖係為傳統定影裝置之局部開口結構示意圖，以及第1B圖係為第1A圖所示之傳統定影裝置之前視圖。如第1A圖及第1B圖所示，傳統定影裝置1之配置中，鹵素燈管11與空心滾輪12係以鹵素燈管11在內且空心滾輪12在外之同軸方式組合而成，且鹵素燈管11與空心滾輪12之間係以空氣為傳遞介質，故其主要熱量傳遞途徑係為熱傳導與熱輻射，然空氣係為熱不良導體，且因現有技術之空心滾輪12內壁表面皆為光滑之表面，亦無法於轉動過程中造成氣流擾動，即無法進行強制熱對流，由此可知傳統定影裝置1之熱傳效率極低。有鑑於此，現有技術為了快速達到定影所需之工作溫度，多以加大鹵素燈管之功率瓦數來對應，生產成本以及能源消耗量亦隨之增加。

除此之外，當傳統定影裝置1之空心滾輪12之表面達到工作溫度後，若與環境室溫之溫差較大時易產生熱損現象，又以空心滾輪12之兩端部較中央處為嚴重，且當機型尺寸越大，亦即空心滾輪12之尺寸越大時，此熱損現象益發明顯，使得空心滾輪12之表面溫度分布多呈中央高兩端低之現象。為改善此現象，業界大多係透過安裝多個溫度感測器感測空心滾輪12上之表面溫度分布，進而改變鹵素燈管內加熱元件的疏密分布，以使熱量均勻化，但此方式將使得製造成本及製造難度大幅提高，且仍無法達到使溫度均勻分布之理想成效。

有鑑於此，如何發展一種定影裝置及其滾輪，以改善習知技術熱傳效率過低及滾輪表面溫度分布不均等缺點，並於不變動雷射印 表機主體結構下提高整體性能，遂成為目前科技發展的重要課題。

本案之主要目的為提供一種定影裝置及其滾輪，俾解決習知技術熱傳效率過低及滾輪表面溫度分布不均，所衍生之大量能源消耗，以及處理表面溫度分布導致製造成本及製造難度提高等缺點。

本案之另一目的為提供一種定影裝置及其滾輪，藉由形成空氣擾動結構於滾輪之空心管體之內壁，可有效促進加熱元件發出之熱能傳遞至該空心管體之熱傳效率，達到提升熱傳效率並使滾輪表面溫度分布均勻，進而有效降低加熱元件功率瓦數及能量消耗等功效。

本案之另一目的為提供一種定影裝置及其滾輪，透過空氣擾動結構之多樣實施態樣的引入，可使空心管體及加熱元件間之環狀區域之熱對流熱阻大幅降低，熱對流機制改由強制對流取代現有自然對流，有效提升熱傳效率達十倍以上。

為達上述目的，本案之一較廣實施態樣為提供一種定影裝置，包括：一加熱元件，架構於發出一熱能；以及一滾輪，包括：一空心管體，環設於該加熱元件之外側，且至少部分地包覆該加熱元件，以於該空心管體及該加熱元件之間定義一環狀區域；以及一空氣擾動結構，形成於該空心管體之一內壁，且架構於該空心管體轉動時擾動空氣於該環狀區域內對流，俾促進該熱能傳遞至該空心管體之熱傳效率。

為達上述目的，本案之另一較廣實施態樣為提供一種滾輪，適用 於包括一加熱元件之一定影裝置，該加熱元件係架構於發出一熱能，該滾輪包括：一空心管體，環設於該加熱元件之外側，且至少部分地包覆該加熱元件，以於該空心管體及該加熱元件之間定義一環狀區域；以及一空氣擾動結構，形成於該空心管體之一內壁，且架構於該空心管體轉動時擾動空氣於該環狀區域內對流，俾促進該熱能傳遞至該空心管體之熱傳效率。

根據本案之一較佳實施例，該加熱元件係將一電能轉換為該熱能並發出，該滾輪係為一加熱滾輪，該加熱元件係為一鹵素燈管、一鎢絲加熱燈管或一陶瓷加熱片，且該空氣擾動結構係形成於該內壁且至少部分地向該環狀區域延伸。

根據本案之另一較佳實施例，該空氣擾動結構係包括複數個第一鰭片，且該複數個第一鰭片係等間隔地或不等間隔地形成於該空心管體之該內壁。

根據本案之另一較佳實施例，該空氣擾動結構係包括複數個第二鰭片及複數個第三鰭片，其中該第二鰭片之高度係大於或等於該第三鰭片之高度，且該複數個第二鰭片及該複數個第三鰭片係等間隔地或不等間隔地交錯形成於該空心管體之該內壁。

根據本案之另一較佳實施例，該空氣擾動結構係包括一螺旋狀溝槽紋路，形成於該空心管體之該內壁，且該螺旋狀溝槽紋路係以每螺旋360度角區分為複數個螺旋壁，且該複數個螺旋壁係等間隔地或不等間隔地排列。

1‧‧‧傳統定影裝置

11‧‧‧鹵素燈管

12‧‧‧空心滾輪

2‧‧‧定影裝置

21‧‧‧加熱元件

22‧‧‧滾輪

221‧‧‧空心管體

222‧‧‧空氣擾動結構

2221‧‧‧第一鰭片

2222‧‧‧第二鰭片

2223‧‧‧第三鰭片

2224‧‧‧螺旋狀溝槽紋路

h、H‧‧‧高度

R‧‧‧環狀區域

W‧‧‧內壁

第1A圖係為傳統定影裝置之局部開口結構示意圖。

第1B圖係為第1A圖所示之傳統定影裝置之前視圖。

第2A圖係為本案較佳實施例之定影裝置之前視圖。

第2B圖係為第2A圖所示之滾輪之局部開口結構示意圖。

第3A圖係為本案另一較佳實施例之定影裝置之前視圖。

第3B圖係為第3A圖所示之滾輪之局部開口結構示意圖。

第4A圖係為本案又一較佳實施例之定影裝置之前視圖。

第4B圖係為第4A圖所示之滾輪之局部開口結構示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第2A圖，其係為本案較佳實施例之定影裝置之前視圖。如第2A圖所示，本案較佳實施例之定影裝置2係包括加熱元件21及滾輪22，加熱元件21係架構於發出熱能，且滾輪22係包括空心管體221及空氣擾動結構222。其中，空心管體221係環設於加熱元件21之外側，且至少部分地包覆加熱元件21，以於空心管體221及加熱元件21之間定義一環狀區域R。空氣擾動結構222係形成於空心管體221之內壁W，且架構於空心管體221轉動時擾動空氣於環狀區域R內對流，俾促進熱能傳遞至空心管體221之熱傳效率。換言之，加熱元件21係可為但不限於與空心管體221以同軸或同心之方式設置，且加熱元件21係架構於設置於空心管體221之內 壁W內部時，與空心管體221共同定義出該環狀區域R，其中加熱元件21與空心管體221係互為非接觸設置。當本案之定影裝置2應用於列印設備如雷射印表機之成像定影時，係因應滾輪22之轉動使空心管體221連帶轉動，進而令空氣擾動結構222擾動空氣於環狀區域R內進行均勻之循環對流，使得環狀區域R內之熱傳效率提升且熱阻下降。藉此，本案之定影裝置2可達到提升熱傳效率並使滾輪22表面溫度分布均勻之功效。同時，相較於習知技術，本案之定影裝置2可選用較低功率之加熱元件21，進而達到降低功率瓦數及能量消耗之功效。

於一些實施例中，本案定影裝置2之加熱元件21係將電能轉換為熱能並發出或輸出，亦即於通電時產生一熱能，且加熱元件21係為鹵素燈管、鎢絲加熱燈管或陶瓷加熱片，但不以此為限。此外，本案之滾輪22係應用為列印設備之加熱滾輪或定影滾輪，且空心管體221係為金屬或其他導熱材料，然亦不以此為限。

請參閱第2B圖，其係為第2A圖所示之滾輪之局部開口結構示意圖。如第2B圖所示，本案定影裝置2之滾輪22之空氣擾動結構222係形成於空心管體221之內壁W，且至少部分地向環狀區域R延伸，該形成方式可為例如但不限於一體成型、滾軋成型或擠型。於此實施例中，空氣擾動結構222包括複數個第一鰭片2221，且複數個第一鰭片2221係等間隔地或不等間隔地形成於空心管體221之內壁W。

請參閱第3A圖及第3B圖，其中第3A圖係為本案另一較佳實施例之定影裝置之前視圖，以及第3B圖係為第3A圖所示之滾輪之局部開口結構示意圖。如第3A圖及第3B圖所示，本案另一較佳實施例之 定影裝置2之滾輪22之空氣擾動結構222係形成於空心管體221之內壁W，且至少部分地向環狀區域R延伸，該形成方式可為例如但不限於一體成型、滾軋成型或擠型。於本實施例中，空氣擾動結構222係包括複數個第二鰭片2222及複數個第三鰭片2223，其中第二鰭片2222之高度H係大於或等於第三鰭片2223之高度h，且複數個第二鰭片2222及複數個第三鰭片2223係等間隔地或不等間隔地交錯形成於空心管體221之內壁W，然皆不以此為限，於一些實施例中複數個第二鰭片2222及複數個第三鰭片亦可隨機亂數排列。

請參閱第4A圖及第4B圖，其中第4A圖係為本案又一較佳實施例之定影裝置之前視圖，以及第4B圖係為第4A圖所示之滾輪之局部開口結構示意圖。如第4A圖及第4B圖所示，本案又一較佳實施例之定影裝置2之滾輪22之空氣擾動結構222係形成於空心管體221之內壁W，且至少部分地向環狀區域R延伸，該形成方式可為例如但不限於一體成型、滾軋成型或擠型。於此等實施態樣中，空氣擾動結構222係包括螺旋狀溝槽紋路2224，形成於空心管體221之內壁W。其中，螺旋狀溝槽紋路2224係以每360度角為一螺旋或一螺旋壁，故整體可區分為等間隔排列之複數個螺旋壁，惟不以等間隔之排列方式為限。

綜合前述本案定影裝置2之各種實施例可得知，透過空氣擾動結構222之多樣實施態樣的引入，可使空心管體221及加熱元件21間之環狀區域R之熱阻大幅降低，熱傳機制由原本的自然對流改為強制對流之形式，以使氣體對流熱傳熱阻降低至原本的十分之一左右，故本案之定影裝置2係有效提升熱傳效率達十倍以上，且 該空氣擾動結構與該空心管體係可以相同或不同材質製成。

綜上所述，本案提供一種定影裝置及其滾輪，藉由形成空氣擾動結構於滾輪之空心管體之內壁，可有效促進加熱元件發出之熱能傳遞至該空心管體之熱傳效率，達到提升熱傳效率並使滾輪表面溫度分布均勻，進而有效降低加熱元件功率瓦數及能量消耗等功效。此外，透過空氣擾動結構之多樣實施態樣的引入，可使空心管體及加熱元件間之環狀區域之熱阻降低至十分之一，亦即有效提升熱傳效率達十倍以上。

縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

2‧‧‧定影裝置

21‧‧‧加熱元件

22‧‧‧滾輪

221‧‧‧空心管體

222‧‧‧空氣擾動結構

2221‧‧‧第一鰭片

R‧‧‧環狀區域

W‧‧‧內壁

Claims (9)

1. 一種定影裝置，包括：一加熱元件，架構於發出一熱能；以及一滾輪，包括：一空心管體，環設於該加熱元件之外側，且至少部分地包覆該加熱元件，以於該空心管體及該加熱元件之間定義一環狀區域；以及一空氣擾動結構，形成於該空心管體之一內壁且至少部分地向該環狀區域延伸，且架構於該空心管體轉動時擾動空氣於該環狀區域內對流，俾促進該熱能傳遞至該空心管體之熱傳效率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之定影裝置，其中該滾輪係為一加熱滾輪，且該加熱元件係為一鹵素燈管、一鎢絲加熱燈管或一陶瓷加熱片。
3. 如申請專利範圍第1項所述之定影裝置，其中該空氣擾動結構係包括複數個第一鰭片，且該複數個第一鰭片係等間隔地或不等間隔地形成於該空心管體之該內壁。
4. 如申請專利範圍第1項所述之定影裝置，其中該空氣擾動結構係包括複數個第二鰭片及複數個第三鰭片，其中該第二鰭片之高度係大於或等於該第三鰭片之高度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之定影裝置，其中該複數個第二鰭片及該複數個第三鰭片係等間隔地或不等間隔地交錯形成於該空心管體之該內壁。
6. 如申請專利範圍第1項所述之定影裝置，其中該空氣擾動結構係包括一螺旋狀溝槽紋路，形成於該空心管體之該內壁。
7. 如申請專利範圍第6項所述之定影裝置，其中該螺旋狀溝槽紋路係以每螺旋360度角區分為複數個螺旋壁，且該複數個螺旋壁係等間隔地或不等間隔地排列。
8. 一種滾輪，適用於包括一加熱元件之一定影裝置，該加熱元件係架構於發出一熱能，該滾輪包括：一空心管體，環設於該加熱元件之外側，且至少部分地包覆該加熱元件，以於該空心管體及該加熱元件之間定義一環狀區域；以及一空氣擾動結構，形成於該空心管體之一內壁且至少部分地向該環狀區域延伸，且架構於該空心管體轉動時擾動空氣於該環狀區域內對流，俾促進該熱能傳遞至該空心管體之熱傳效率。
9. 如申請專利範圍第8項所述之滾輪，其中該空氣擾動結構與該空心管體係以相同或不同之材質製成，該空氣擾動結構包括至少一個鰭片，且該鰭片係形成於該空心管體之該內壁。