专利名称：色粉的加热定着装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将色粉(toner)加热并定着于记录媒材的装置，尤其涉 及一种可均匀加热加压的加热定着装置。
背景技术：
成像装置例如复印机、打印机以及多功能事务机等，将色粉(toner)依 据预定输出图样附着于记录媒材上，其中色粉通过感光鼓转印在记录媒材上。 此时色粉仅微弱的吸附力，例如静电力被固定于记录媒材，必须再通过加热定 着装置进行加压及加热才能使色粉被永久固定。
美国专利公告第US3， 331， 592号提出一种加热定着装置，包含有一加热滚 筒及一加压滚筒，用以对通过加热滚筒及加压滚筒之间的记录媒材进行加压及 加热。其中加热滚筒为导热的中空金属滚筒，其内部设有一热源以进行加热， 使加热滚筒表面被加热到足以定着色粉的工作温度。加压滚筒的轴心为金属， 外层则包覆如橡胶或泡棉的类的软性材料，利用加热滚筒产生的热能以及压力 的作用，色粉就会被固着在记录媒材的表面。
但是此种设计中，热源以辐射热对加热滚筒进行加热，造成热转移的效率 很低而耗费能源。同时从室温加热到工作温度必须耗费30秒 40秒的预热时 间。此外，加热滚筒及记录媒材之间并非面接触，而只有局部点接触，造成记 录媒材在受热压之后产生向上巻曲的情况，提升卡纸的机率。
由于加热滚筒的设计有上述问题，于是便有利用电阻元件来作为热源的设 计产生。如美国专利公告第US5，083，168号(第168号)，利用电阻元件作为 热源，可缩短预热时间及并提升热转换效率。同时电阻元件直接通过可挠性薄 膜对记录媒材进行加压及加热，也可以对记录媒材产生面接触，减少纸张受热 巻曲的问题。
第168号利用陶瓷加热体(Positive temperature coefficient, PTC) 当作热源，其从室温加热到工作温度的所需时间约为10秒。但是此一陶瓷加
热体以陶瓷作为基板，并于基板上涂布高电阻系数的材料，其工艺复杂而导致 成本高昂。此外此类电阻元件的温度控制也较为复杂，往往必须增设温度传感 器来控制欲加热的温度，使得控制方式更加复杂。
美国专利公告第US5，278,618号案亦提及一种陶瓷体，可通过通电而发 热，在通电之后温度不会一直上升，具有保持恒温的效果，温度控制的方式亦 较第168号容易许多，但是加热效率的表现并不佳。
现有的加热定着元件，具有加热加压效率不高，或是制作成本过高且控制 方式复杂的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种色粉的加热定着装置，，用以对 记录媒材进行均匀的加压及加热，以提升记录媒材的输出品质，同时其制作成 本低，控制方式简单。
为了实现上述的目的，本发明提供一种色粉的加热定着装置，其包含有一 加压元件、至少一弹性元件、 一加热元件、 一薄膜及一加压滚筒。加压元件具 有一受热面及一接触面，而一弹性元件用以恒定地对加压元件施加一朝向接触 面之外侧的推力。 一加热元件，对应于受热面，用以对加压元件进行加热。薄 膜被巻绕成管状，环绕于加压元件及加热元件的外部，且薄膜可相对于加压元 件滑动，其中接触面恒定地由薄膜的内侧施加一压力，并对薄膜进行热传导。 加压滚筒，对应于接触面固定设置，其中接触面可推动薄膜朝向加压滚筒抵靠， 借以使薄膜对通过加压滚筒及薄膜之间的记录媒材施加压力及加热，且加压滚 筒可转动而带动该薄膜连同该记录媒材移动。使被转印于记录媒材上的色粉融 熔而渗入记录媒材之中，而将色粉永久固定于记录媒材上。
本发明的功效在于，通过加热元件可直接以热传导(thermal conduction) 方式对加压元件进行加热，而减少预热时间。同时加压元件可通过薄膜对记录 媒材形成面接触，可以提升色粉被加热及加压的时间，以提升加热定着效果， 同时记录媒材受压及受热也较为均匀，减少记录媒材产生向上巻曲的情况。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。
图1所示为本发明第一实施例的立体图； 图2所示为本发明第一实施例的侧视图； 图3所示为本发明第二实施例的侧视图； 图4所示为本发明第三实施例的侧视图； 图5所示为本发明第四实施例的侧视图；以及 图6所示为本发明第五实施例的侧视图。 其中，附图标记
D:运动方向P:记录媒材
T:色粉200:加热组件
210:加压元件220:弹性元件
230:加热元件240:薄膜
211:受热面212:接触面
213:承载肋214:隔热元件
215:圆弧角216:顶壁
217:缓冲元件218:弹性顶抵元件
300:加压滚筒310:传动轴
320:驱动元件330:衬套
340:动力源
具体实施例方式
采用色粉成像的电子成像装置，其在一感光鼓(图未示)上，以光线照射
形成具备静电的感光图样，利用静电将色粉(toner particles) T吸附于感 光图样上形成待转印图样。将一记录媒材P，例如一纸张，与感光鼓形成滚动 接触，使形成待转印图样的色粉T移转到记录媒材P上，即可在记录媒材P 上形成预定图样。此时色粉T仅是暂时性地附着于记录媒材P，必须再将记录 媒材P送入加热定着装置中，对记录媒材P上的色粉T进行加热加压，才能使 色粉T固定于记录媒材P上。
如图1及图2所示，分别为本发明第一实施例所揭露的一种加热定着装置
的立体图及侧视图。此加热定着装置包含有一加热组件200及一加压滚筒300， 分别用加热及加压，以使色粉T固定于记录媒材P上。
加热组件200包含有一加压元件210、 二弹性元件220、 一加热元件230 及一薄膜240。
其中加压元件210为一长板片，具有一受热面211及一接触面212，其材 质可为具备高热传导系数的金属材料，例如银(Ag)、铜(Cu)及铝(Al)等， 以挤铸方式成形。加压元件210还包含有二承载肋213，沿着加压元件210的 长轴方向形成于受热面211上。
二弹性元件220的一端固定设置，另一端分别对应于加压元件210的二端， 使各弹性元件220的另一端分别抵靠于二承载肋213的顶缘，用以恒定地对加 压元件210施加一朝向接触面212之外侧的推力。
加热元件230为一卤素灯管或一电热棒，设置于二承载肋213之间以对应 于受热面212。其中二承载肋213之间可形成一夹角，使加热元件230通过重 力自然下落，而直接与二承载肋213接触，而以接触热传导及辐射热同时对加 压元件210进行加热。同时为了避免加热元件230产生的高温，通过接触热传 导由承载肋213顶缘传递至弹性元件220，因此还设有二隔热元件214，分别 夹置于各弹性元件220与加压元件210的承载肋213之间，借以隔绝热传导， 以避免高温对弹性元件220的应力特性造成影响。
管状的薄膜240由可挠性且具高导热系数的材质所制成，例如聚四氟乙烯 (Polytetraf luoroethylene ， PTFE ， TEFLON)、有侧链的聚四氟乙烯 (Perfluoroalkoxy ， PFA )、乙烯丙烯氟化物(Fluorinated Ethylene Pr叩ylene， FEP),除了具有导热性质之外，同时具有非粘着与耐磨性质，使 得在色粉T融熔之后不会沾粘在薄膜240的表面，而且能承受与接触面212 互相接触部分的摩擦损耗。
薄膜240环绕于加压元件210及加热元件230，其中加压元件210与加热 元件230都是沿着管状的薄膜240的长轴方向设置，且薄膜240可相对于加压 元件210滑动。其中接触面212恒定地由薄膜240的内侧施加一压力，并对薄 膜240进行热传导。为了避免薄膜240相对于加压元件210滑动时，加压元件 210的长侧边缘对薄膜240产生过大的摩擦力，于接触面212的二长侧边缘， 分别形成有圆弧角215，用以导引薄膜240，使薄膜240可以平顺地滑动通过
接触面212的边缘。
加压滚筒300被具备弹性的材质所包覆，使其表面具备弹性变形的能力。 加压滚筒300对应于接触面212，通过加压元件210以接触面212推动薄膜240 朝向加压滚筒300抵靠，可使薄膜240对通过加压滚筒300及薄膜240之间的 记录媒材P施加压力及加热。且加压滚筒300的中心穿设有一传动轴310，于 传动轴310的二端分别设有一作为驱动元件320的齿轮，同时传动轴310被衬 套330承载，以使加压滚筒300可转动地被固定设置而对应于接触面212。 二 驱动元件320至少有其中之一与一动力源340啮合，以使动力源340带动加压 滚筒300转动，而带动薄膜240连同记录媒材P移动。
如图2所示，当承载有色粉T的记录媒材P沿着运动方向D通过加热组件 200与加压滚筒300之间时，加热元件230所发出的热会传递至加压元件210。 接着通过接触面212而传导至薄膜240，再由薄膜240传导至记录媒材P。同 时，动力源340使加压滚筒300作出逆时针方向的旋转动作，使薄膜240与加 压滚筒300连动而作出顺时针方向的旋转动作，而在记录媒材P通过的薄膜 240与加压滚筒300之间时，则记录媒材P被加压滚筒300带动，同时通过记 录媒材P与薄膜240的接触关系而带动薄膜240转动，由于薄膜240与记录媒 材P互相接触的部分没有相对运动，因此不会对记录媒材上的色粉T产生横向 剪力。在记录媒材P抵达薄膜240与加压滚筒300之间时，通过加压元件210 对薄膜240施加压力。由于薄膜240的厚度远小于其它元件的尺寸，因此其热 阻系数可以忽视，可以视为接触面212直接接触记录媒材P，使加热元件230 所产生的热通过薄膜240到达记录媒材P的表面，因此色粉T会遇热融熔于记 录媒材P，并受压嵌入于记录媒材P中，使得色粉T被定着于记录媒材P上。
由于加压元件210以接触面212间接地通过薄膜240对记录媒材P加压及 加热，同时加压滚筒300的外表面也可以进行弹性变形，使得薄膜240与加压 滚筒300之间的接口形成一平面，也即薄膜240可以以面接触形式施压于记录 媒材P上，因此可使记录媒材P所承受的压力更均匀，且温度分布也会较为平 均，不会使受压及受热集中在小部分区域，避免记录媒材P产生巻曲的情形。 而面接触的施压型态，也可以延长色粉T受压及受热的时间，而提升加热定着 效果。
如图3所示，图标中为本发明第二实施例的侧视图，其结构组成大致与第
一实施例相同，差异在于加压元件210还包含有一顶壁216，连接于二承载肋 213的顶缘，顶壁216与二承载肋213以挤铸方式一体成型而呈现弯弧状，用 以使加热元件230被加压元件210所包围，以加热元件230产生的热辐射被顶 壁216所吸收，减少热能散失，提升加热元件的效率。
如图4所示，为本发明第三实施例的侧视图，其结构组成大致与第二实施 例相同。为了防止加热元件230与加压元件210因为热膨胀系数不同的关系， 使得原本抵靠加热元件230的二承载肋213在受热膨胀后挤压加热元件230， 导致加热元件230毁损。因此在加压元件210的受热面211上设有一缓冲元件 217，缓冲元件217的一端固定于受热面211上，另一端抵靠于加热元件230。 缓冲元件217的热膨胀系数大于加压元件210的热膨胀系数。如此，在加压元 件210与缓冲元件217在受热而膨胀变形时，缓冲元件217的膨胀变形量会大 于加压元件210，进而带动加热元件230远离加压元件210的受热面211，借 以降低甚至消除承载肋213对加热元件230挤压的力量。
如图5所示，图标中为本发明第四实施例的侧视图，为另一种降低加压元 件210受热膨胀对加热元件230挤压的力量的改良。第四实施例大致相同于第 二实施例，其差异在于二承载肋213的夹角略大于90度。因此加热元件230 受热膨胀之后，可以较为平顺地沿着承载肋213的壁面上升。同时加大承载肋 213的夹角，也可以縮短加热元件230与受热面211之间的距离，减少传热路 径而降低热阻。
如图6所示，图标中为本发明第五实施例的侧视图，进一步改良第四实施 例。在第五实施例中，加压元件210的顶壁216与加热元件230之间设有弹性 顶抵元件218，弹性顶抵元件218的二端分别顶抵顶壁216与加热元件230， 恒定地对加热元件230往受热面211推抵，使加热元件230牢固地抵靠于二承 载肋213，使加热元件230维持在与二承载肋213互相接触的状态。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种色粉的加热定着装置，其特征在于，包含有一加压元件，具有一受热面及一接触面；至少一弹性元件，用以对该加压元件施加一朝向该接触面的外侧的推力；一加热元件，对应于该受热面，用以对该加压元件进行加热；一管状的薄膜，环绕该加压元件及该加热元件，且该薄膜可相对于该加压元件滑动，该接触面由该薄膜的内侧施加一压力，并对该薄膜进行热传导；以及一加压滚筒，为固定设置而对应于该接触面，该接触面可推动该薄膜朝向该加压滚筒抵靠，借以使该薄膜对一通过该加压滚筒及该薄膜之间的该记录媒材施加压力及加热，且该加压滚筒可转动而带动该薄膜连同该记录媒材移动。
2. 根据权利要求1所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，该加压元件 为一长板片，沿着该该管状的薄膜的长轴方向设置，且该弹性元件的一端抵靠 于该加压元件的一端。
3. 根据权利要求2所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，该加压元件 还具有二承载肋，该二承载肋沿着加压元件的长轴方向形成于该受热面上，其 中该弹性元件抵靠于该二承载肋的顶缘，且该加热元件位于该二承载肋之间。
4. 根据权利要求2所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，还包含有一 隔热元件，夹置于该弹性元件与该二承载肋之间，借以隔绝热传导。
5. 根据权利要求2所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，该二承载肋之间可形成一夹角，使该加热元件与该二承载肋接触。
6. 根据权利要求5所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，该二承载肋 的夹角大于90度。
7. 根据权利要求2所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，该接触面的 边缘形成有一圆弧角，用以导引该薄膜滑动通过该接触面的边缘。
8. 根据权利要求2所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，该加压元件还具有一顶壁，连接于该二承载肋的顶缘，使该加热元件被该加压元件所包围。
9. 根据权利要求8所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，还包含有一弹性顶抵元件，设置于该加压元件的顶壁与该加热元件之间，用以将该加热元 件往该受热面推抵。10. 根据权利要求1所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，还包含有一缓冲元件， 一端固定于该加压元件的受热面，另一端抵靠于该加热元件。11. 根据权利要求io所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，该缓冲元件的热膨胀系数大于该加压元件的热膨胀系数。12. 根据权利要求1所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，该加热元 件为一卤素灯管或一电热棒。13. 根据权利要求1所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，该薄膜的 材质选自聚四氟乙烯、有侧链的聚四氟乙烯及乙烯丙烯氟化物所成组合。14. 根据权利要求1所述的色粉的加热定着装置，其特征在于，该加压滚 筒的表面为可弹性变形。
全文摘要
本发明公开了一种色粉的加热定着装置，其包含有一加压元件、至少一弹性元件，用以恒定地对加压元件施加一推力、一加热元件，用以对加压元件进行加热、一管状的薄膜，环绕加压元件及加热元件，薄膜可相对于加压元件滑动，其中，加压元件恒定地由薄膜的内侧施加一压力，并对薄膜进行热传导、以及一加压滚筒，其中加压元件可推动薄膜朝向加压滚筒抵靠，借以使薄膜对一通过加压滚筒及薄膜之间的记录媒材施加压力及加热。
文档编号G03G15/20GK101105675SQ20061009858
公开日2008年1月16日 申请日期2006年7月12日 优先权日2006年7月12日
发明者苏育仁 申请人:光宝科技股份有限公司