专利名称：打印装置及定影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及打印装置或者被使用于复印机、传真机、打印装置等图像形成装置的定影装置。
图像形成装置采用电子照像记录、静电记录、磁记录等图像形成工艺，由图像转印方式或直接方式、将未定影的色料图像形成在记录材料薄层、印刷纸、感光纸、静电记录纸等记录材料上。使未定影的色料图像定影所用的定影装置，广泛采用「热辊方式」、「薄膜加热方式」、「电磁感应加热方式」等接触式加热方式的定影装置。
首先，「热辊方式的定影装置」以定影辊和压接在定影辊上的加压辊组成的旋转辊对作为基本结构，定影辊内部具有卤素灯等热源将温度调节到规定值。将记录材料传送、导入到这些旋转辊对的接触部(即所谓的定影夹持部)、由定影辊及加压辊的热及压力使未定影的色料图像溶融而定影。
其次，如特开昭63-313182号公报和特开平1-263679号公报等中提案的「薄膜加热方式定影装置」。
该装置，通过有耐热性的薄的定影膜使记录材料与固定支撑在支撑部件上的加热体贴紧，一面使定影膜对加热体擦动移动，一面通过薄膜材料将加热体的热供给记录材料。
最后，「电磁感应加热方式定影装置」，在WO 00/52534 A1公报中提出了由交变磁场在磁性金属材料中发生的涡流所产生焦耳热、使含有金属材料的加热体电磁感应发热的技术的提案。该技术由电磁感应加热将加热辊加热、通过热传导将薄耐热树脂制的加热媒体加热。
本发明的打印装置具有曝光单元、感光体、带电单元、显影单元、带状物体单元和定影单元；曝光单元根据图像信息产生光，感光体接收从所述曝光单元照射的光、在它的表面上形成潜像，带电单元使所述感光体带电，显影单元是用色料使所述感光体的潜像可视化，带状物体单元将所述可视化的色料图像转印，定影单元将所述带状物体单元上的色料图像定影在被记录材料上；所述定影单元具有加热辊、定影辊、旋转带状物体、压接辊和磁场生成单元；加热辊含磁性金属，定影辊的轴与所述加热辊平行设置，旋转带状物体绷紧在所述加热辊及所述定影辊上，压接辊按压被记录材料、与所述旋转带状物体一起使被记录材料成挟持状态，磁场形成单元生成磁场、配置在所述加热辊的附近；该打印装置的特征是所述旋转带状物体含有磁性金属、并且由通过电磁感应加热来加热的材料制作，磁场形成单元的构成使加热辊和旋转带状物体双方都发热。
图2是显示本发明打印装置的实施例中的定影装置说明图。
图3是显示本发明打印装置的实施例中励磁线圈配置的剖视图。
图4是显示本发明打印装置的实施例中感应加热单元的励磁线圈配置的侧视图。
图5是表示本发明打印装置的实施例中交变磁场和涡流产生的说明图。
图6是显示本发明打印装置的其它实施例的定影装置说明图。
具体实施例方式
以下，以具有彩色图像形成装置的打印装置为例、参照
本发明实施例。
在这些附图中、同一部件给予同一的符号，省略掉重复的说明。
图1中，彩色图像形成装置配置有4个图像站1a、1b、1c、1d，各图像站1a、1b、1c、1d分别具有作为图像载体的感光鼓(感光体)2a、2b、2c、2d，它的周围分别配置着使感光鼓2a、2b、2c、3d的表面同样带电的带电单元3a、3b、3c、3d，使静电潜像显像化的显像单元4a、4b、4c、4d和除去残留色料的清洗单元5a、5b、5c、5d。扫描光学系统的曝光单元6a、6b、6c、6d将与图像信息对应的光照射到各个感光鼓2a、2b、2c、2d上，转印单元7由中间转印带状物体(转印部件)12和将色料像转印到中间转印带状物体上的转印单元8a、8b、8c、8d构成。
在图像站1a、1b、1c、1d上，分别形成黄色图像、深红色图像、青绿色图像和黑色图像。从曝光单元6a、6b、6c、6d输出与黄色图像、深红色图像、青绿色图像、黑色图像相对应的曝光用光9a、9b、9c、9d。
在各图像站1a、1b、1c、1d的下方配置着由辊10、11支撑的无端点带状中间转印带状物体12、它按箭头A方向旋转运动。
还有，在中间转印带状物体12的对面、配置着图形检测单元14以检测从保护层(resist)图形产生单元13产生的保护层图形，进一步、还设有位置偏移校正单元15，以根据图形检测单元14的检测结果修正各色的位置偏移。图形检测单元14配置在中间转印带状物体12幅宽方向的两侧。
此外，收纳在供纸盒16中的薄片材料17由供纸辊18a供纸、经过薄片材料转印辊18b、定影单元19后排出到排纸托盘(图中未示出)中。
在上述构成的彩色图像形成装置中、首先在图像站1d上用带电单元3d及曝光单元6d等，由众所周知的电子照像工艺手段在感光鼓2d上形成黑色成分色的潜像。然后、用显影单元4d、由具有黑色色料的显影材料将其可视化为黑色色料像，用转印单元8d将黑色色料像转印到中间转印带状物体12上。
另一方面，当黑色色料像转印到中间转印带上的时候、在图像站1c上形成青绿色成分色的潜像、用显像单元4c由青绿色色料将其可视化为青绿色色料像，它被转印单元8c转印、与先前转印到中间转印带状物体12上的黑色色料像重合。
以下，用同样的方法形成深红色色料像、黄色色料像，在中间转印带状物体12上4色色料像重合完了后，由送纸辊18a从送纸盒16送出纸等薄板材料17，由薄板材转印辊18b将4色色料像一起转印搬送到薄板材17上，用定影单元19加热定影，在薄板材17上得到全彩色图像。
此外，转印终了后、用清洗单元5a、5b、5c、5d除去各个感光鼓2a、2b、2c、2d上残留的色料，以备继续进行下一次的像形成，印字动作结束。
其次，参照图2～图6就本实施例中彩色图像定影过程进行更详细的说明。
图2所示本实施例的定影装置由加热辊21、定影辊22、无端点带状耐热带状物体(色料加热体)23和加压辊24组成，加热辊21由感应加热单元26的电磁感应加热，定影辊22与加热辊21平行配置，无端点带状耐热带状物体23绷紧在加热辊21和定影辊22上、由加热辊21加热，与此同时用这些辊中至少某一个辊的旋转使耐热带状物体23沿箭头A的方向旋转，加压辊24通过带状物体23压接到定影辊22上、与此同时它对带状物体23成同方向旋转。
所述加热辊21由铁、钴、镍或者这些金属合金等的中空圆筒状磁性金属材料组成，外径20mm、厚度0.3mm、低热容量、升温快。
所述定影辊22由不锈钢等金属制的金属芯22a和披覆在金属芯22a上的弹性材料22b构成，弹性材料22b由具有耐热性的硅橡胶制成实心体或发泡状，而且，为了在加压辊24的压力下在加压辊24和定影辊22之间形成规定宽度的接触部、定影辊22的外径为30mm比加热辊21大。弹性材料22b的厚度3～8mm左右、硬度15～50°(Asker硬度JISA硬度是6～25°)左右。采用这种结构，由于加热辊21的热容量比定影辊22的热容量小、加热辊21能够快速加热缩短升温时间。
加热辊21被感应加热单元26加热、绷紧在加热辊21和定影辊22上的带状物体23在它与加热辊21的接触部W1处被加热。而且，由于辊21、22的旋转使带状物体23的内面被连续的加热，其结果是加热被传到整个带状物体上。
如图5所示，带状物体23是由发热层23a、弹性材料和表层23b构成的复合层带状物体，发热层23a由铁、钴、镍等具有磁性的金属或者以这些金属为基材的合金组成，弹性材料由硅橡胶等组成、披覆在发热层23a的表面上，表层23b在弹性材料的上侧、由氟化乙烯树脂等离型材料组成。因此、所述带状物体按发热层、弹性材料、离型材料的顺序叠层而成。
如果使用所述复合层带状物体，既使因为某种原因使带状物体23与加热辊21之间混入异物因而产生了空隙，由于带状物体23是因它的发热层23a的电磁感应发热、是带状物体自身的发热，因而温度的不均匀性小、定影的可靠性提高。
此外，发热层23a的厚度最好是20μm～50μm左右，本实施例中、厚度是30μm左右。
当发热层23a的厚度大于50μm时、带状物体旋转时产生的畸变应力大、容易引起因切力发生的裂纹、机械强度极端低下。还有，发热层23a的厚度小于20μm时、因带状物体旋转时的蛇行发生的向带状物体端部的推力负载引起复合层带状物体的裂纹、破裂等破损。
另一方面，表层23b的厚度最好是100μm～300μm左右、本实施例中是200μm左右。这样做，由于带状物体23的表层部能够充分地把记录材料17上形成的色料像T包进去、因而能够均匀的加热溶融色料像T。
表层23b的厚度小于100μm时、带状物体23的热容量变小，在色料定影工序中、带状物体表面的温度急速降低，不能充分保证定影的性能。表层23b的厚度大于300μm时、带状物体23的热容量变大，升温所需时间变长。进一步、在色料定影工序中、带状物体表面温度难于降低，在定影部出口得不到融解色料的凝集效果，带状物体的离型性降低，色料附着在带状物体上，发生所谓的热失调(hat offset)。
为防止金属氧化、改善与加热辊21的接触，在发热层23a的内侧表面也可以用树脂涂敷。
此外，带状物体23的基材也可以用氟化乙烯树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺亚胺树脂、PEEK树脂、PES树脂、PPS树脂等耐热性树脂层代替由所述金属组成的发热层23a。
如果用耐热性高的树脂材料的树脂层构成基材，由于带状物体23容易按照加热辊21的曲率粘附、加热辊21上保有的热能够有效的传到带状物体23上。
这种情况下，树脂层的厚度最好在20μm～150μm左右、本实施例中是75μm左右。本实例中，树脂层厚度小于20μm时、得不到应对带状物体旋转时蛇行所需的机械强度，而树脂层厚度大于150μm时、由于树脂的热传导率小、从加热辊21向带状物体23表层23b的热传播效率低、定影性能低。
作为带状物体基材，可以使用通过电磁感应加热被加热的导电性复合树脂。还有，作为这种导电性复合树脂的树脂材料，最好包括耐热性树脂。
图2中加压辊24由芯金24a和高弹性材料24b构成，芯金24a由铜或者铝等高热传导性金属制的圆筒材料构成，弹性材料24b设在芯金24a的表面、具有耐热性和高的色料离型性。除金属外，芯金24a也可以使用SUS。
加压辊24通过带状物体23压在定影辊22上、形成定影夹持部N，本实施例中，由于加压辊24的硬度比定影辊22硬、加压辊24成吃进定影辊22(及带状物体23)的形状，由于这种吃进、记录材料17成沿加压辊24表面的圆周形状、记录材料17保持容易从带状物体23表面剥离的效果。该加压辊24的外径与定影辊22一样是30mm左右，厚度是2～5mm左右、比定影辊22薄，硬度20～60°(Asker硬度JIS A硬度是6～25°)，如前所述它比定影辊22硬。
进一步，图3是感应加热单元26剖视图的一部分，图4是相同的感应加热单元26侧视图的一部分。
如图3、图4所示，用电磁感应给加热辊21加热的感应加热单元26具有作为磁场产生手段的励磁线圈27和卷绕励磁线圈27的线圈导槽板28。线圈导槽板28成半圆筒状、接近配置在加热辊21的外周面上，如图4所示，励磁线圈27是将很长的一根励磁线圈线材、沿线圈导槽板28在加热辊21的轴向交互卷绕的。线圈卷绕的长度与带状物体23和加热辊21连接区域相同。
采用这种结构，因为用感应加热单元26电磁感应加热的加热辊21的区域最大，发热的加热辊21表面与带状物体23接触时间最长，向带状物体23的传热效率增高。
此外、励磁线圈27连接到振荡电路频率可变的驱动电源上(图中未示出)。
在励磁线圈27的外侧、由铁氧体等强磁性体组成的半圆筒状的励磁线圈铁心29固定在励磁线圈铁心支撑部件20上、靠近励磁线圈27配置。此外，本实施例中、励磁线圈铁心29使用的是相对导磁率为2500的铁心。
从驱动电源向励磁线圈27供给10KHz～1MHz的高频交流电流，最好是供给20KHz～800KHz的高频交流电流，由此产生交变磁场。而且，在加热辊21与耐热性带状物体23的接触区W1及其附近部分，该交变磁场作用于加热辊21及带状物体23的发热层23a、在其内部防碍交变磁场变化的方向B上有涡流I流过。
涡流I按照加热辊21及发热层23a的电阻产生焦耳热，主要是电磁感应加热的加热辊21和带状物体23的接触区域及其附近的加热辊21及有发热层23a的带状物体23。
这样被加热的带状物体23可以由配置在定影夹持部N入口处附近与带状物体23内侧面接触的温度检测单元25检测出带状物体内面的温度，温度检测单元25由光敏电阻等热响应特性高的感温元件构成。
采用所述结构，因为温度检测单元25不伤害带状物体23的表面，在继续确保定影性能的同时、还可以检测带状物体23刚要进入定影夹持部N之前的温度。而且，根据这些温度信息发出的信号控制投入感应加热单元26的电力，使带状物体23的温度稳定的保持在180℃。
这样，采用本实施例，因为用带状物体23和加压辊24形成定影夹持部N、而带状物体23又是用感应加热手段加热的加热辊21所加热的，在图像形成部(图中未示出)、当记录材料17上形成的色料像T被导入到定影夹持部N时，带状物体23以其表面温度和背面温度差变小的状态被送入定影夹持部N。因此，能够抑制带状物体表面的温度过于高出设定温度的所谓「过冲」现象，能够对作为色料加热媒体的带状物体23进行稳定的温度控制。
因此，在定影工序中，由于是保持一定温度的带状物体23与色料像T接触，能确保稳定的定影质量。
其次，说明本实施方式的第2定影装置。
如图6所示，在所述第2定影装置中、感应加热单元32由励磁线圈33、线圈导槽板34和励磁线圈铁心35构成，励磁线圈33卷在线圈导槽板34上，励磁线圈铁心35固定在励磁线圈支撑部件36上、并配置在接近励磁线圈33外侧的地方。
本装置中，感应加热单元32成约1/4的圆筒状、加热区域W2比半圆筒状情况时的接触区域短约一半。此外，本实施例定影装置其他的构成要素与上述实施例相同。
如图6所示，定影辊22和加热辊、励磁线圈33、线圈导槽板34、励磁线圈铁心35的中心几乎配置在一条直线上。
这样，由于感应加热单元32能够变小，因而定影装置能够小型化并能降低部件的成本。
如上所述，采用本实施例，由于用感应加热手段加热加热辊、用加热辊加热色料加热媒体，又用色料加热媒体和加压辊形成定影夹持部，由于色料加热媒体是以表背两面温度差很小的状态被送入定影夹持部的，所以能够得到稳定控制色料加热媒体温度的有效效果，因而能够得到稳定印字质量的打印机。
权利要求
1.一种打印装置，其特征在于它包括按照图像信息发生相应光的曝光单元、接收从所述曝光单元照射的光、在它上面形成潜像的感光体、使所述感光体带电的带电单元、用色料使所述感光体上的潜像可视化的显影单元、使所述可视化的色料图像被转印的带状物体单元、将所述带状物体单元上的色料图像定影在被记录材料上的定影单元；所述定影单元具有含磁性金属的加热辊、与所述加热辊轴平行配置的定影辊、绷紧在所述加热辊和所述定影辊上的旋转带状物体、按压被记录材料、并与所述旋转带状物体一起将被记录材料置于挟持状态的压接辊、配置在所述加热辊附近、形成磁场的磁场形成单元；所述旋转带状物体含有磁性金属，所述磁场形成单元使所述加热辊和所述旋转带状物体双方都发热。
2.根据权利要求1所述的打印装置，其特征在于所述旋转带状物体在所述磁性金属上含有耐热树脂材料、并与被记录材料接触。
3.根据权利要求1所述的打印装置，其特征在于所述旋转带状物体由导电性复合树脂形成。
4.根据权利要求2或3所述的打印装置，其特征在于所述旋转带状物体的表面覆盖有100μm～300μm厚的弹性层。
5.根据权利要求4所述的打印装置，其特征在于所述弹性层具有离型性。
6.根据权利要求1所述的打印装置，其特征在于所述磁场生成单元的跨越长度与所述加热辊和所述旋转带状物体的接触区域大体相同，沿所述加热辊的外周面设置。
7.根据权利要求1所述的打印装置，其特征在于所述磁场生成单元的跨越长度比所述加热辊与所述旋转带状物体的接触区域短，沿所述加热辊的外周面设置。
8.根据权利要求1所述的打印装置，其特征在于所述加热辊的外径设定的比所述定影辊的外径小。
9.根据权利要求1所述的打印装置，其特征在于在所述定影辊与所述压接辊的接触点附近，设置有温度检测单元以检测所述旋转带状物体的温度，温度检测单元与所述旋转带状物体接触。
10.根据权利要求1所述的打印装置，其特征在于所述压接辊的表面覆盖一层弹性硅树脂。
11.根据权利要求1所述的打印装置，其特征在于由于所述压接辊的按压使所述定影辊的表面 下。
12.一种定影装置，其特征在于它具有加热辊、定影辊、旋转带状物体、压接辊和磁场形成单元；加热辊含磁性金属，定影辊的轴与所述加热辊平行配置，旋转带状物体含磁性金属，绷紧在所述加热辊与所述定影辊上，压接辊按压被印刷体、与所述旋转带状物体一起将被印刷体挟持中间，磁场形成单元设置在所述加热辊附近、形成磁场使所述加热辊和旋转带状物体双方的磁性金属发热。
13.根据权利要求12所述的定影装置，其特征在于所述旋转带状物体在所述磁性金属上含有耐热性树脂材料、而且与被记录材料接触。
14.根据权利要求11所述的定影装置，其特征在于所述旋转带状物体由导电性复合树脂形成。
15.根据权利要求12所述定影装置，其特征在于所述旋转带状物体的表面覆盖一层厚度为100μm～300μm的弹性层。
16.根据权利要求15所述的定影装置，其特征在于所述弹性层具有离型性。
17.根据权利要求12所述的定影装置，其特征在于所述磁场生成单元的跨越长度与所述加热辊和所述旋转带状物体接触区域的长度大体相同、沿所述加热辊的外周面设置。
18.根据权利要求12所述的定影装置，其特征在于所述磁场生成单元的跨越长度比所述加热辊和所述旋转带状物体接触区域的长度短、沿所述加热辊的外周面设置。
19.根据权利要求12所述的定影装置，其特征在于所述加热辊的外径设定的比所述定影辊外径小。
20.根据权利要求12所述的定影装置，其特征在于在所述定影辊与所述压接辊的接触点附近、设置有温度检测单元以检测所述旋转带状物体的温度，温度检测单元与所述旋转带状物体接触。
21.根据权利要求12所述的定影装置，其特征在于所述压接辊的表面覆盖一层弹性硅树脂。
22.根据权利要求12所述的定影装置，其特征在于由于所述压接辊的按压使所述定影辊的表面 下。
全文摘要
本发明的打印装置在它将色料定影在被记录材料上的定影单元中具有加热辊、定影辊、旋转带状物体、压接辊和磁场形成单元,加热辊含磁性金属,定影辊的轴与所述加热辊平行设置,旋转带状物体含磁性金属、绷紧在所述加热辊与所述定影辊上,压接辊按压被记录材料、与所述旋转带状物体一起将被记录材料挟持中间,磁场形成单元设置在所述加热辊附近、形成磁场使所述加热辊和旋转带状物体双方的磁性金属发热。
文档编号G03G15/20GK1360229SQ0114470
公开日2002年7月24日 申请日期2001年12月20日 优先权日2000年12月22日
发明者醒井政博, 松尾和德, 野口智之, 原幸范 申请人:松下电器产业株式会社