定影装置及图像形成设备的制作方法

专利名称：定影装置及图像形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种定影装置以及包括该定影装置的图像形成设备。
背景技术：
典型的定影装置用于通过向未定影的调色剂图像施加压力和热量而将其定影在记录 介质上并且包括加热单元与压力单元。加热单元包括弹性层和热源，压力单元包括环形构 件和压力构件。其上具有未定影调色剂图像的记录介质被传送到加热单元和压力单元之间 的夹持部，以使未定影调色剂定影到记录介质上。已经提出很多种这样的采用带一夹持方 式的定影装置。在带一夹持方式中，夹持部以压力构件压靠可旋转并且包括表面可弹性变 形的弹性层的加热辊的方式形成。压力构件使加热辊的在记录介质离开夹持部的一侧的一 部分发生局部变形。然而，这样的变形往往也改变定影辊的表面速度，导致记录介质上的 图像偏移。此外，硬质构件被压靠加热辊的弹性层以使弹性层局部变形，从而形成具有小 曲率的夹持部。因此，记录介质被施加大的负载，例如，记录介质的损伤量或记录介质的 巻曲有所增加。
为了解决上述不方便的地方，日本专利申请公开公报No. 2004-045780揭示了一种压 力单元，该压力单元包括在记录介质进入夹持部的一侧上的进入垫，在记录介质离开夹持 部的一侧上的离开压力辊，以及在进入垫和离开压力辊之间的中央垫。进入垫、中央垫和 离开压力辊被单独加压。压力单元的中央部具有一个下表面，以便具有一个V形部分。
进一步，日本专利申请公开公报No. H08-166734揭示了一种用于防止记录介质上的图 像发生偏移的技术。在夹持部的出口附近，压力带环绕其上延伸的压力辊被压靠定影辊， 该定影辊具有其上设置弹性层的表面。因此，弹性层发生变形，并且该变形有助于记录介
质从定影辊释放。包括弹性层的辅助辊设置到记录介质传送方向的上游部。辅助辊被压靠 定影辊以防止记录介质以高于定影辊表面速度的速度传送，从而防止记录介质上的图像偏 移。当来自辅助辊的压力和来自压力带张力的压力的总和大于来自压力辊的压力时，能够 有效地防止图像发生偏移。此外，日本专利申请公开公报No. H11-212389揭示一种加热一压力定影装置，该装置 包括加热辊，压靠加热辊的压力带以及向压力带施压的压力辊。该加热一压力定影装置在 使记录介质通过由加热辊和压力带形成于两者之间的夹持部的同时通过热量和压力定影 记录介质上的未定影调色剂图像。该加热一压力定影装置进一步包括具有圆形边缘的压力 构件。而且，日本专利申请公开公报No. S63-036283揭示了一种热定影辊，该热定影辊包括 一个核心，在该核心的周围形成硅橡胶。硅橡胶具有等于或小于35度(JIS A)的硬度， 等于或小于10%的永久变形，1. 5咖到4mm的厚度。日本专利申请公开公报No. 2002-207388 揭示了一种包括压力带，压力带支撑构fj^以及加压单元的图像形成单元。该压力带使记录 介质压靠加热定影辊。压力带支撑构件包括压力带绕其延伸的多个支撑构件。加压单元在 加热定影辊和压力带的外表面之间向记录介质加压。作为加压单元设置至少一对加压构 件，使其中一个加压构件被定位在加热定影辊的内表面上，另一个加压构件被定位在压力 带的内表面上。另外，日本专利申请公开公报No.H09-251252揭示了一种压力构件，该压力构件具有 其厚度在垂直方向上从两个边缘中的每个边缘向其中央逐渐减小的形状(以下称为"倒皇 冠形状")。该压力构件包括弹性层，该弹性层具有两个边缘部，该两个边缘部的泡沫密度 与弹性层的中央部不同，以使边缘部的硬度比中央部高。而且，日本专利申请公开公报No. H03-233586揭示了一种定影装置，该定影装置包括 多个辊，环绕加热构件和辊的环形带，加热构件以及压力辊。加热构件具有这样的形状， 其中，加热构件在垂直方向上的厚度从两个边缘中的每一个边缘向其中央逐渐增加的形状 (以下称为"皇冠形状")，并且压力辊具有倒皇冠形状并压靠加热构件。此外，日本专利申请公开公报No. H2001-296691揭示了一种具有等于或小于28 的 直径的加热辊。该加热辊包括具有0. 5mra到10mm的厚度，等于或小于8度(JIS A)的硬 度的橡胶层。日本专利申请公报No.H2002-25713揭示了一种辊，该辊包括具有15度到55 度(Askei—C)的硬度以及0.5%到5%的永久变形(压縮)的弹性层。

发明内容
本发明的目的在于至少部分地解决常规技术中的问题。
根据本发明的一个方面的定影装置包括加热单元，压力单元，该压力单元包括压力构 件和支撑该压力构件的支撑构件。该定影装置通过向位于加热单元和压力单元之间的夹持 部中的记录介质上的未定影调色剂图像用加热单元施加热量以及用压力单元施加压力来 定影记录介质上的未定影调色剂图像。所述压力构件包括具有均匀弹性模量K二EA/t的弹 性构件，其中E是杨氏模量，A是夹持部的面积，t是弹性构件在负载施加方向上的厚度。 支撑构件具有记录介质进入夹持部的进入侧上的进入部，记录介质离开夹持部的离开侧上 的离开部，以及在进入部和离开部之间的中央部，中央部在负载施加方向上的厚度大于进 入部和离开部在负载施加的方向上的厚度，以使支撑单元具有凸部。
根据本发明的另一方面的图像形成设备包括多个用于形成颜色彼此不同的调色剂图 像的显影单元；具有调色剂图像被转印到其上的表面的感光器；用于向其转印感光器上的 被转印调色剂图像的中间转印单元；用于将中间转印单元上的被转印调色剂图像转印到记 录介质的转印单元；以及包括加热单元和压力单元的定影单元，该压力单元包括压力构件 和支撑压力构件的支撑构件。该定影装置通过向位于加热单元和压力单元之间的夹持部中 的记录介质上的未定影调色剂图像用加热单元施加热量以及用压力单元施加压力来定影 记录介质上的未定影调色剂图像。所述压力构件包括具有均匀弹性模量K^EA/t的弹性构 件，其中E是杨氏模量，A是夹持部的面积，t是弹性构件在负载施加方向上的厚度。支 撑构件具有记录介质进入夹持部的进入侧上的进入部，记录介质离开夹持部的离开侧上的 离开部，以及在进入部和离开部之间的中央部，中央部在负载施加的方向上的厚度大于进 入部和离开部在负载施加的方向上的厚度，以使支撑单元具有凸部。
本发明的上述以及其他目的，特征，优点以及技术与工业意义将通过结合附图阅读下 文对本发明的优选实施例的详细说明而得到更好的理解。


图1是根据本发明实施例的图像形成设备的示意图2是根据图1显示的定影装置的第一实施例的第一实例的定影装置的示意图； 图3是根据第一实施例的第二实例的定影装置的示意图； 图4是根据第一实施例的第三实例的定影装置的示意图； 图5是根据第一实施例的第四实例的定影装置的示意图6是显示常规的定影装置的压力分布和图2到5所示的定影装置的压力分布的曲线
图7是显示根据实施例的定影装置的加热定影辊的弹性层在记录介质传送方向上的变 形实例的示意图8是包含图2到5显示的定影装置的纸张释放能力评价测试结果的图表； 图9是根据图1所示的定影装置的第二实施例的第一实例的定影装置的示意图； 图IO是根据第二实施例的第二实例的定影装置的示意图； 图11是根据第二实施例的第三实例的定影装置的示意图； 图12是根据第二实施例的第四实例的定影装置的示意图； 图13是根据图1显示的定影装置的第三实施例的定影装置的示意图； 图14是显示常规定影装置中获得的夹持宽度和图13所示的定影装置中获得的夹持宽 度的示意图15是根据图1显示的定影装置的第四实施例的定影装置的示意图； 图16是包含图13和15显示的定影装置的评价测试结果的图表； 图17是图16包含的结果的评价测试中使用的压力构件的透视图； 图18是图16包含的结果的评价测试中使用的以及其表面上具有覆盖剂的压力构件的 透视图19是根据图1显示的定影装置的第五实施例的第一实例的定影装置的示意图； 图20是根据第五实施例的第二实例的定影装置的示意图； 图21是根据第五实施例的第三实例的定影装置的示意图22是包含图19到21显示的定影装置的评价测试结果的图表；
图23是根据图1显示的定影装置的第六实施例的第一实例的定影装置的示意图； 图24是根据第六实施例的第二实例的定影装置的示意图；以及
图25是根据第六实施例的第三实例的定影装置的示意图。
具体实施例方式
本发明的示例性实施例将在下文通过参考附图进行解释。
图1是根据本发明的第一实施例的图像形成设备100的示意图。图像形成设备100包 括沿箭头A指示的方向旋转的感光器110,对感光器110表面进行充电的栅控式电晕充电 单元112，通过用根据图像信息调制的光束R曝光感光器110的表面以在该表面上形成静
电潜像的光栅输出扫描器(R0S) 113，通过用调色剂显影感光器110表面上的静电潜像以 在其上形成调色剂图像的显影单元114，将感光器110表面上的调色剂图像转印到纸张P 上的转印单元115，对纸张P上的调色剂图像进行定影的定影装置116,在其中存储纸张P 的纸张托盘117，清洁感光器110表面的清洁器118，以及移除残留在感光器110表面上 的残留静电的移除单元119。用于形成图像的图像形成设备的操作将在下文参考图l进行介绍。首先，由图像读取 单元(未显示)从原稿读取的原始图像信号或由例如外部计算机(未显示)生成的原始信 号被输入到图像处理单元(未显示)，并且适当地进行图像处理。以这样的方式获得输入 图像信号。该输入图像信号被输入到R0S 113并被用来调制光束R。被调制的光束R施加 到由栅控式电晕充电单元112充电的感光器110的表面。因此，通过这种方式进行光栅扫 描，对应于输入图像信号的静电潜像形成在感光器110的表面上。感光器IIO表面上的静电潜像由显影单元114用调色剂显影，从而在感光器110的表 面上形成调色剂图像。随着感光器110的旋转，调色剂图像被传送到设置成与感光器110 相对的转印单元115。同时，存放在纸张托盘117中的纸张P被馈送到感光器110和转印单元115之间的夹 持部。转印单元115将调色剂图像从感光器110的表面转印到纸张P上。其上具有调色剂 图像的纸张P被传送到定影装置116并且该定影装置定影调色剂图像。通过这种方式获得 所需要的图像。在调色剂图像被转印到纸张S后，清洁器118清洁残留在感光器110表面上的残留调 色剂。移除单元119移除残留在感光器110表面上的残留静电。通过这种方式完成形成图 像的一个循环操作。图2是图像形成设备100的定影装置116的示意图。加热定影辊1包括表面覆盖层2， 弹性层3，核心4和热源6。加热定影辊l被驱动旋转。其表面上具有未定影调色剂31的 纸张P被沿图2所示的箭头方向传送。压力单元被设置成将纸张P夹在加热定影辊1和压 力单元之间。压力单元包括压力构件21，支撑压力构件21的支撑构件22，将压力构件21 和支撑构件22压靠纸张P的加压压力弹簧11，被驱动旋转的环形构件23，减小环形构件 23和压力构件21之间的摩擦的摩擦减小构件25，和限定环形构件23的路径的引导构件 24。压力构件21和支撑构件22中的每个构件都具有沿纸张方向的圆形部。润滑剂提供构 件27提供润滑剂以进一步降低环形构件23和压力构件21之间的摩擦。作为润滑剂提供构件27的润滑剂，通常使用包含硅油或氟油的润滑剂。在纸张P通
过加热定影辊1和环形构件23之间形成的夹持部之后获得被定影图像33。作为表面覆盖 层2，例如，PFA层被用来防止未定影的调色剂31粘附到加热定影辊1上。作为弹性层3， 例如，通常使用硅橡胶或氟橡胶。当使用硅橡胶时，弹性层3上可以涂覆例如氟层或类似 物以改善抗膨胀性。环形构件23由PFA和聚酰亚胺制成。作为压力构件21，使用具有向 其上施加压力的平坦表面的压力垫。压力构件21包括由硅橡胶和氟橡胶形成的弹性构件。 作为纸张P，可以使用任何种类的记录介质，诸如切割纸张等。
图3是根据第一实施例的第二实例的定影装置116的示意图。在第二实例中，支撑构 件22具有台阶形部。除了支撑构件22外，第二实例的结构与图2显示的定影装置116相 同。
图4是根据第一实施例的第三实例的定影装置116的示意图。在第三实例中，支撑构 件22具有倒V形部。除了这一点之外，第三实例的结构与图2显示的定影装置116相同。
图5是根据第一实施例的第四实例的定影装置116的示意图。在第四实例中，压力构 件21和支撑构件22之间在纸张P进入夹持部的进入侧和纸张P离开夹持部的离开侧存在 两个空间。除了这一点之外，第四实例的结构与图2显示的定影装置相同。
图6是显示加热定影辊1在夹持部沿纸张方向的压力分布实例的曲线图。在图2到5 显示的每种类型中，当压力构件21压靠加热定影辊1时获得该压力分布。该图还显示了 另一个压力分布的比较实例。图6显示的竖直轴线是压力刻度，水平轴线是加热定影辊l 的旋转方向(圆周方向)和纸张P被传送的方向的刻度。该图表示纸张P从左侧(从垂直 轴的一侧)传送到加热定影辊1和压力构件21之间的夹持部。下文中，图的左侧被称为 "夹持进口"，其右侧被称为"夹持出口"。夹持部的宽度(下文被称为"夹持宽度")是 纸张方向上的宽度。
如图6显示的曲线81是指示当压力构件21的弹性构件在负载施加方向上具有均匀硬 度与厚度时获得的压力分布的比较实例。为了比较，该分布被简化。曲线61指示用形状 与比较实例不同的弹性构件获得的压力分布的实例。具体地，支撑构件22的中央部在夹 持部处的厚度大于进入部和离开部的厚度。在获得由曲线61指示的压力分布和获得由曲 线81指示的压力分布时，加热定影辊1的结构，将要被施加到弹性构件上的负载以及夹 持宽度(压力垫的宽度可以改变)上的各种条件是相同的。如图6所示，曲线81上的峰 值压力比曲线61低，并且曲线81指示从夹持入口到夹持出口的压力是逐渐变化的。
图7是显示加热定影辊1的弹性层3在纸张方向上的变形实例的示意图。曲线70表 示加热定影辊1在变形之前的表面形状，曲线82表示具有如图6显示的曲线81指示的压
力分布时弹性层3的形状(此后称为"夹持形状")。直线83表示沿所述夹持形状离开夹 持部的纸张。间隙84表示曲线70上的一个点和直线83上的一个点之间的距离，正交于 直线83的直线从直线83上的该点延伸到曲线70上的所述点。曲线62表示具有如图6显 示的曲线61指示的压力分布时变形的弹性层6的夹持形状。直线63表示沿该夹持形状离 开夹持部的纸张。间隙64表示曲线70上的一个点和直线63上的一个点之间的距离，正 交于直线63的直线从直线63上的该点延伸到曲线70上的所述点。间隙64越大，纸张越 容易从加热定影辊l的表面释放。该图指出，所述间隙很大程度上取决于弹性层3以及加 热定影辊1的外表面的变形量。出于这个原因，弹性层3在负载施加方向上的修改量的增 加改善了纸张从加热定影辊l的可释放性能(下文称为"纸张释放能力")。图8是包含对使用图2到5显示的定影装置的纸张释放能力的评价测试结果的图表， 每个定影装置都包括由SWCC Showa Cable Systems有限公司制造的加热定影辊。该加热 定影辊具有4)27mra的外径。加热定影辊包括1. Omni的厚度，8Hs (JIS—A)的硬度，4%的 永久变形以及230mm的轴向长度的弹性层。每个定影装置都包括压力单元，压力单元的结 构彼此各不相同，并且40kgf的负载被施加到每个定影单元以进行评价测试。包括确定的 夹持宽度的相同条件被应用到每个评价测试。注意，图8所示的夹持宽度是参考值。在评价测试中，全色图像被形成且定影到常用的基本重量为55g/cm2的切割纸张上。 作为评价测试的结果可以发现，与具有在负载施加方向上4mm的厚度并包括具有8Hs (JIS —A)的硬度，4%的永久变形的弹性构件的压力构件相比，具有图2到5显示的各种形状 的压力构件的压力垫改善了如图7所示的纸张释放能力。因为加热定影辊的弹性层取决于 压力构件的弹性构件进入部和弹性构件中央部的弹性模量之间以及弹性构件离开部和弹 性构件中央部的弹性模量之间的差异而适当地变形，纸张释放能力得到改善。上述差异的 值大于某个确定值。如果加热定影辊的弹性层的永久变形大，则可能会导致诸如不均匀的 图像光泽等的图像退化。评价测试的结果指出，等于或大于5%的永久变形增加图像不均匀光泽的量，因此理想 的是等于或小于4%的永久变形。基于加热定影辊的表面和纸张表面之间的大间隙改善纸张 释放能力的想法，加热定影辊的外表面也是用于限定所述间隙的参数。该结果还指出，等 于或大于4)27mm的外径降低纸张释放能力。因此，理想的是加热定影辊具有等于或小于4> 27mm的外径。该测试结果也指出，加热定影辊的弹性层的厚度是用于限定所述间隙的参数。测试发 现等于或小于0. 8mm的弹性层的厚度降低纸张释放能力，因为弹性层的小厚度导致弹性层
的小变形量，从而纸张在夹持出口处不能处于适当的状态。出于这个原因，理想的是弹性 层具有等于或大于0. 8mm的厚度。
该测试结果也指出，加热定影辊的弹性层的硬度是用于限定所述间隙的参数。测试发 现等于或大于8Hs (JIS—A)的弹性层的硬度降低纸张释放能力。纸张释放能力的降低是 因为弹性层的大硬度导致弹性层的小变形，从而纸张在夹持出口处不能处于适当的状态。 出于这个原因，理想的是弹性层具有等于或小于8Hs (JIS—A)的硬度。
压力构件的大永久变形可能会导致夹持形状的暂时变化，从而调色剂对于纸张的定影 性能和纸张释放能力是不稳定的。该评价测试结果指出，等于或大于5%的永久变形将在加 热定影辊被加热且转动100小时或以上之后降低纸张释放能力。出于这个原因，理想的是 压力构件具有等于或小于4%的永久变形。
图9是根据本发明的第二实施例的定影装置126的示意图。定影装置126中与定影装 置116相同或相似的构件使用与定影装置116相同的标号。定影装置126包括面对其上具 有调色剂图像的纸张P的表面的环形加热构件5，包括弹性层的加热构件8，支撑加热构 件8的压力支撑构件9，热源6，压力弹簧IO，和环形加热构件5跨越其延伸的加热辊7。 加热辊能够被配置为加热环形加热构件5。如果施加到环形加热构件5上的热量不充分， 可以使加热辊7与环形加热构件5的外表面接触以加热环形加热构件5。
被驱动辊7a不具有热源并且被驱动旋转。每个加热辊7具有驱动源以驱动环形加热 构件5。或者，被驱动辊7a可以具有驱动源。使用环形加热构件5替代加热定影辊1允许 调整夹持宽度以及环形加热构件5在纸张S从夹持部离开的一侧的变形，而定影装置126 的尺寸几乎不变。每个压力构件21和支撑构件22都具有圆形部。在这样的结构中，压力 构件21的宽度需要等于或小于加热构件8的宽度。
图10是根据第二实施例的第二实例的定影装置126的示意图。该定影装置126包括 支撑构件22，支撑构件22具有台阶形部，除了支撑构件22之外，定影装置126具有与图 9显示的定影装置126相同的结构。
图11是根据第二实施例的第三实例的定影装置126的示意图。该定影装置126包括 支撑构件22,支撑构件22具有倒V形部，除了支撑构件22之外，定影装置126具有与图 9显示的定影装置126相同的结构。
图12是根据第二实施例的第四实例的定影装置126的示意图。在压力构件21和支撑 构件22之间的"进入侧"和"离开侧"存在两个空间。除了上述空间，图12所示的定影 装置126具有与图9显示的定影装置126相同的结构。
如上所述，压力构件21的弹性构件具有均匀的弹性模量K=EA/t，其中E是杨氏模量， A是夹持部的面积，t是弹性构件在负载施加方向上的厚度。此外，支撑构件22具有在负 载施加方向上的厚度大于进入部和离开部的中央部，因此，支撑构件22具有凸部。该凸 部局部变形加热定影辊1的弹性层3，从而纸张在夹持出口处能够处于合适的状态。这样 就降低了图像在记录介质上的偏移量以及施加到记录介质上的负载，并且纸张释放能力有 效地得到改善。
此外，弹性构件的宽度被做得恰当，以使加热定影辊1的弹性层3发生变形。因此， 纸张在夹持出口处能够处于合适的状态。这样就降低了图像在记录介质上的偏移量以及施 加到记录介质上的负载，并且纸张释放能力有效地得到改善。如上所述，支撑构件22的 凸部可以是台阶形部，圆形部或倒V形部。替代上述凸部，也可以在压力构件21和支撑 构件22之间的进入侧和离开侧设置两个空间。上述空间实现了与图2到5显示的每一个 定影装置116所实现的相同的效果。
使用加热辊7以低成本实现了整个图像形成设备，并具有与如图2到5显示的第一到 第四实例的每个定影装置116实现的相同的效果。
根据第二实施例，加热带的使用实现了高速定影。
在图像形成设备中使用根据第一和第二实施例的定影装置使图像形成设备的整体结 构简单。此外，定影装置改善了记录介质从加热单元的释放能力而不向记录介质施加大的 负载，从而改善了形成在记录介质上的图像的质量。
图13是根据图1显示的定影装置116的第三实施例的定影装置136的示意图。图13 显示的定影装置136中与图2显示的定影装置116相同的构件具有与定影装置116相同的 标号。加热定影辊1包括表面覆盖层2，弹性层3，核心4和热源6，具有"倒皇冠形状" 并且被驱动旋转。记录介质P沿图13显示的箭头方向传送。压力单元设置成与加热定影 辊1相对。构成图13显示的定影装置136的构件具有与图2显示的第一实例的定影装置 116相同的结构且用相同的材料制成。因此，下文省略了相同的描述。
图14是显示压力构件21上的夹持部在压力构件21的推力方向(垂直于纸张方向的 方向)上的宽度，该夹持部通过使压力构件21压靠加热定影辊1而获得。图14显示的垂 直轴是夹持宽度刻度，水平轴是推力方向刻度。曲线A表示常规定影装置中获得的夹持宽 度。曲线A指出，在边缘部B上的夹持宽度极端小于中央部A上的夹持宽度。上述部分之 间夹持宽度上的差异导致冷偏移。另一方面，在图13所示的定影装置136中，如曲线B 显示，每个边缘部B的夹持宽度接近于中央部A的夹持宽度。
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图15是根据本发明的第四实施例的定影装置146的示意图。定影装置146中与图2 所显示的定影装置116相同的构件使用与定影装置116相同的标号。定影装置146包括面 对其上具有调色剂图像的纸张P的表面的环形加热构件5，包括弹性层的加热构件8，支 撑加热构件8的压力支撑构件9，热源6，压力弹簧10，以及环形加热构件5跨越其延伸 的加热辊7。加热辊能够被配置成加热环形加热构件5。如果施加到环形加热构件5的热 量不充分，则能够使加热辊71和73中的任何一个辊与环形加热构件5的外表面接触以加 热环形加热构件5。被驱动辊72不具有热源且被驱动旋转。每个加热辊7都具有驱动源以 驱动环形加热构件5。或者，被驱动辊72可以具有驱动源。使用环形加热构件5替代加热 定影构件5允许调整夹持宽度和环形加热构件5在纸张S从夹持部离开的一侧的变形，而 定影装置126的尺寸几乎不变。在这样的结构中，压力构件21的宽度需要等于或小于加 热构件8的宽度。图16是包含对图13和15显示的定影装置136和146的评价测试结果的图表。在每 个评价测试中测量夹持宽度并观察是否发生冷偏移。由SWCC Showa Cable Systems有限 公司生产的热定影辊被用作加热定影辊l。该加热定影辊l具有4)27mm的外径。压力构件 21包括1.0醒的厚度，8Hs (JIS—A)的硬度，4%的永久变形以及230隱的轴向长度的弹 性构件。在每个评价测试中使用具有不同结构的不同类型的压力构件21。图17是评价测 试中使用的压力构件21的透视图。压力构件21包括具有中央部A和两个边缘部B的弹性 构件。图18是评价测试中使用的在其表面上具有覆盖剂C的压力构件21的透视图。在每 个评价测试中，40kgf的负载被施加到压力构件21。每个评价测试都在相同的条件下进行。 作为纸张P，使用常用的基本重量为55g/cm2的切割纸张。使用其上具有通过以最大输出将 所有颜色施加到纸张P的整个表面而获得的全色图像的上述类型的纸张进行每个评价测 试。作为评价测试的结果，测试发现在每个边缘部B的硬度和厚度大于中央部A的压力构 件21中不发生冷偏移。中央部A和边缘部B的夹持使用由Sumitomo 3M有限公司生产的 0HP薄膜CG3700以下面的方式进行测量。当OHP薄膜通过夹持部时，电源被关闭并且OHP 薄膜在夹持部中保持12秒钟。随后停止向OHP薄膜施加压力，并且测量通过加热在OHP 薄膜上形成的夹持部标记的宽度。冷偏移是否发生也通过使用由Sakata Inks Corp生产 的hanicot #440的白色织物以下面的方式进行确认。在纸张P上的未定影调色剂图像被 定影后，纸张P与所述白色织物摩擦并确认未定影调色剂是否附着到该织物上。在如图16 显示的图表中，词"YES"表示冷偏移发生，"NO"表示没有冷偏移发生。 图16显示的图表指出，使用具有硬度和厚度等于或小于中央部A的边缘部B的压力 构件21将发生冷偏移。具体地，压力构件21被施加压力时，上述边缘部B的厚度比中央 部A小。因此，每个边缘部B上的夹持宽度变小，因此发生冷偏移。该图表还指出，压力 构件21的均匀的夹持宽度能够通过将覆盖剂C涂覆到压力构件21的表面而实现。具体地， 因为这样的涂覆，中央部A的厚度、硬度以及体积不同于边缘部B，从而实现均匀的夹持 宽度。注意，当夹持部B的总体积大于压力构件21的所有体积的20%时，纸张释放能力因 为每个边缘部B的硬度大于中央部A而降低。最好中央部A的硬度小从而使其纸张释放能 力得到改善。虽然中央部A的平均厚度和边缘部B的平均厚度被作为其厚度显示在图表中， 但中央部A的表面和边缘部B的表面需要形成为对应于夹持部的平滑表面。如果中央部A 具有与边缘部B大大不同的厚度，将会导致诸如图像上不均匀的光泽和在纸张方向上的条 纹等的图像质量的恶化。
虽然图6显示的图表没有指示，但发现在负载施加方向上具有2mm的厚度并包括具有 8Hs (JIS—A)的硬度和4%的永久变形的弹性构件的压力构件实现比在负载施加方向上具 有4ram的厚度并包括具有8Hs (JIS—A)的硬度和4%的永久变形的弹性构件的压力构件更 好的纸张释放能力。如果加热定影辊1的弹性层3的永久变形大，则可能导致诸如图像的 不均匀的光泽等的图像质量的恶化。
评价测试的结果指出，等于或大于5%的永久变形增加图像不均匀光泽的数量，因此理 想的是永久变形等于或小于4%。基于加热定影辊1的表面和纸张表面之间的大间隙改善纸 张释放能力的观点，加热定影辊l的外表面也是用于限定所述间隙的参数。等于或大于巾 28mm的外径降低纸张释放能力。因此，理想的是加热定影辊具有等于或小于c^28mm的外 径。
该测试结果还指出，加热定影辊1的弹性层3的厚度是用于限定所述间隙的参数。测 试发现弹性层的厚度等于或小于0. 8mra将降低纸张释放能力，因为弹性层3的小厚度导致 弹性层的小变形量，从而纸张在夹持出口处不能处于适当的状态。出于这个原因，理想的 是弹性层3具有等于或大于0. 8mm的厚度。
测试结果也指出，加热定影辊l的弹性层3的硬度是限定所述间隙的参数。测试发现 弹性层的硬度等于或大于8Hs (JIS—A)将降低纸张释放能力。纸张释放能力的降低是因 为弹性层的大硬度导致弹性层的小变形量，从而纸张在夹持出口处不能处于适当的状态。 出于这个原因，理想的是弹性层3具有等于或小于8Hs (JIS—A)的硬度。
压力构件21的大永久变形可能导致夹持形状的暂时改变，从而调色剂到纸张的定影
性能和纸张释放能力都不稳定。该评价测试结果指出，等于或大于5%的永久变形在加热定 影辊被加热且旋转了 100小时或更多后将降低纸张释放能力。出于这个原因，理想的是压 力构件具有等于或小于4%的永久变形。
关于如图17和18显示的压力构件21,边缘部B的大硬度导致均匀的夹持宽度，从而 能够防止冷偏移发生。换句话说，由于施加到压力构件21的压力，能够防止压力构件21 沿推力方向拉长，因此可以确保均匀的夹持宽度。出于这个原因，当使纸张连续通过夹持 部时，能够防止在边缘部B发生冷偏移。压力构件21的体积和作为对于整个压力构件21 体积的绝缘层的边缘部B的总体积被适当地设定。因此，能够防止边缘部B局部变形并且 能够确保均匀的夹持宽度。因此，能够防止在边缘部B发生冷偏移。此外，边缘部B的厚 度能够比中央部A大，以实现压力构件21的适当数量的弹性变形。
进一步，具有小热膨胀系数的弹性构件能够被用作边缘部B，从而边缘部B作为绝缘 层和防止中央部A在推力方向上拉长的止动器。覆盖剂C涂覆到压力构件21的表面使边 缘部B的厚度大于中央部A，因此，能够确保均匀的夹持宽度。比中央部A更大的边缘部 B的硬度实现了压力构件21的恰当的弹性变形量。最好通过例如使中央部A和边缘部B具 有适合的硬度和厚度，以及使中央部A和边缘部B具有适合的永久变形而使压力构件21 恰当地变形以确保均匀的夹持宽度。使用压力带替代压力构件能够实现高速打印。
图19是根据图1显示的定影装置的第五实施例的第一实例的定影装置的示意图。图 19显示的定影装置156中与图2显示的定影装置116具有相同功能的构件使用与定影装置 116相同的标号。
压力构件21的表面是平坦的，并且支撑构件22具有沿纸张方向的圆形部。具有平坦 表面的压力构件21的弹性构件和其中央部是凸部的支撑构件22实现了弹性构件中央部的 弹性系数高于进入部和离开部的弹性系数。该系数是K二EA/t，其中E是杨氏模量，A是 夹持部的面积，t是弹性构件在负载施加方向上的厚度。润滑剂提供构件27提供用于进一 步降低环形构件23和压力构件21之间的摩擦的润滑剂。作为润滑剂提供构件27的润滑 剂，通常使用包含硅油或氟油的润滑剂。在纸张P通过在加热定影辊1和环形构件23之 间形成的夹持部后获得经定影的图像33。作为表面覆盖层2，例如，PFA层被用来防止未 定影的调色剂31粘附到加热定影辊1上。作为弹性层3，例如，通常使用硅橡胶或氟橡胶。 当使用硅橡胶时，弹性层3上可以涂覆例如氟层或类似物以改善抗膨胀性。环形构件23 由PFA和聚酰亚胺制成。作为压力构件21，使用具有平坦表面的压力垫，压力被施加到该 平坦表面上。压力构件21包括由硅橡胶或氟橡胶形成的弹性构件。作为纸张P，可以使用
诸如切割纸张的任何类型的记录介质。
图20是根据第五实施例的第二实例的定影装置156的示意图。压力构件21的表面是 平坦的，并且支撑构件22具有台阶形部。除了上述点之外，图20中所示的定影装置156 具有与图2显示的定影装置116相同的结构。
图21是根据本发明的第五实施例的第三实例的定影装置的示意图。压力构件21的表 面是平的，并且支撑构件22具有倒V形部分。除了上述提到的之外，图21中所示的定影 装置156具有与图2所示的定影装置116相同的结构。
在如图19到21显示的每一类型中，当压力构件21压靠加热定影辊1时获得的压力 分布与图6显示的分布相同。因此，下文省略相同的说明。
定影装置156的加热定影辊1的弹性层3在纸张方向上的变形的实例与图7显示的情 况相同。因此，下文省略相同的说明。
图22是包含对使用图19到21显示的定影装置156的纸张释放能力评价测试结果的 图表，每个定影装置都包括由SWCC Showa Cable Systems有限公司制造的加热定影辊。 该加热定影辊具有4)27mm的外径。该加热定影辊包括具有1. 0mm的厚度，8Hs (JIS—A) 的硬度，4呢的永久变形以及230mm的轴向长度的弹性层。每个定影装置都包括压力单元， 并且压力单元的结构彼此各不相同，40kgf的负载被施加到每个定影单元以进行评价测试。 包括一定的夹持宽度的相同条件被应用到每个评价测试中。注意，图24显示的夹持宽度 是参考值。
在该评价测试中，全色图像形成并定影在常用的基本重量为55g/cm2的切割纸张上。 作为评价测试的结果，测试发现，与在负载施加方向上具有4mm厚度且包括具有8Hs (JIS _A)的硬度及4%的永久变形的弹性构件的压力构件21相比，具有图19到21所示的各种 形状的压力构件的压力垫改善了如图7显示的纸张释放能力。纸张释放能力的改善是因为 加热定影辊1的弹性层取决于压力构件的弹性构件进入部和弹性构件中央部的弹性模量之 间及其弹性构件离开部和弹性构件中央部的弹性模量之间的恰当的差异而适当地变形，从 而形成凸部。该差异的值大于某个确定值。如果加热定影辊1的弹性层3的永久变形大， 则可能导致诸如图像的不均匀光泽的图像恶化。
评价测试的结果指出，等于或大于5%的永久变形将增加图像不均匀光泽的数量，因此 理想的是等于或小于4%的永久变形。基于加热定影辊的表面和纸张表面之间的大间隙改善 纸张释放能力的观点，加热定影辊的外表面也是限定所述间隙的参数。该结果也指出，等 于或大于4)27mm的外径将降低纸张释放能力。因此，理想的是加热定影辊1具有等于或小
于々27mm的外径。
该测试结果还指出，加热定影辊l的弹性层3的厚度是限定所述间隙的参数。测试发
现弹性层3的厚度等于或小于0. 8mm将降低纸张释放能力，因为弹性层的小厚度导致弹性
层的小变形量，从而纸张在夹持出口处不能处于适当的状态。出于这个原因，理想的是弹 性层3具有等于或大于o. 8mm的厚度。
该测试结果还指出，加热定影辊l的弹性层3的硬度是限定所述间隙的参数。测试发 现弹性层的硬度等于或大于8Hs ( JIS-A )将降低纸张释放能力。纸张释放能力被降低是 因为弹性层3的大硬度导致弹性层的小变形量，从而纸张在夹持出口处不能处于适当的状 态。出于这个原因，理想的是弹性层3具有等于或小于8Hs ( JIS-A )的硬度。
压力构件21的大永久变形可能导致夹持形状的暂时改变，从而调色剂到纸张的定影 性能以及纸张释放能力是不稳定的。评价测试结果指出，等于或大于5%的永久变形在加热 定影辊被加热且旋转100小时或更多后将降低纸张释放能力。出于这个原因，理想的是压 力构件具有等于或小于4%的永久变形。
图23是根据本发明的第六实施例的第一实例的定影装置166的示意图。定影装置166 中与其他实施例相同或相似的构件使用与其他实施例相同的标号。定影装置166包括面对 其上具有调色剂图像的纸张P的表面的环形加热构件5，包括弹性层的加热构件8，支撑 加热构件8的压力支撑构件9，热源6，和环形加热构件5跨越其延伸的加热辊7。加热辊 能够被配置为加热环形加热构件5。如果施加到环形加热构件5的热量不充分，则能够使 加热辊7与环形加热构件5的外表面接触以加热环形加热构件5。
被驱动辊7a不具有热源并且被驱动旋转。每个加热辊7具有驱动源以驱动环形加热 构件5。或者，被驱动辊7a可以具有驱动源。使用环形加热构件5替代加热定影辊1允许 调整夹持宽度和环形加热构件5在纸张S从夹持部离开的一侧的变形，而定影装置126的 尺寸几乎不变。每个压力构件21和支撑构件22都具有圆形部。在这样的结构中，压力构 件21的宽度需要等于或小于加热构件8的宽度。
图24是根据第六实施例的第二实例的定影装置166的示意图。压力构件21的表面是 平坦的，并且支撑构件22具有台阶形部。除了以上点之外，定影装置166具有与图23显 示的定影装置166几乎相同的结构。
图25是根据第六实施例的第三实例的定影装置166的示意图。压力构件21的表面是 平坦的，并且支撑构件22具有倒V形部。除了上述点之外，定影装置166具有与图23显 示的定影装置166几乎相同的结构。
的压力构件21的弹性构件具有弹性层中央部，且该弹性层中 央部的弹性模量大于弹性层进入部和弹性层离开部的弹性模量。弹性模量为K=EA/t，其 中E是杨氏模量，A是夹持部的面积，t是弹性构件在负载施加方向上的厚度。此外，支 撑构件22具有中央部，该中央部在负载施加方向上的厚度大于进入部和离开部的厚度， 因此，支撑构件22具有凸部。因此，加热定影辊的弹性层发生局部变形，从而纸张在夹 持出口处能够处于适当的状态。这样就减小记录介质上的图像的偏移量以及施加到记录介 质的负载，并且纸张释放能力得到有效改善。此外，根据第五和第六实施例的弹性构件的宽度被做得恰当，以使加热定影辊的弹性 层发生变形。因此，纸张在夹持出口处能够处于适当的状态。这样就减小了记录介质上图 像的偏移量以及施加到记录介质的负载，并且纸张释放能力得到有效改善。如上所述，支 撑构件22的凸部可以是台阶形部，圆形部或者倒V形部。加热辊的使用实现了整个图像 形成设备的低成本。根据第五和第六实施例的加热定影辊能够具有等于或小于4)27mm的直径，并且具有硬 度等于或小于8Hs (JIS—A)，厚度等于或大于0.8mm的弹性层。根据第五和第六实施例的加热定影辊的弹性层能够具有等于或小于4%的永久变形。 使用根据第五和第六实施例的加热带能实现高速定影。在图像形成设备中使用根据第五和第六实施例的定影装置使图像形成装置的整体结 构简化。此外，该定影装置改善记录介质从加热单元的释放能力，而没有向记录介质施加 大负载，从而改善形成在记录介质上的图像质量。如上所述，根据本发明的一个方面，记录介质上的图像的偏移量被减小，施加到记录 介质的负载被减小，并且有效地改善了纸张释放能力。进一步，根据本发明的另一方面，纸张释放能力和图像质量取决于以上述方式形成图 像的方法而得到改善。 ■虽然本发明已经相关于具体实施例进行了完整并且清晰的描述，但附后的权利要求并 不因此受到限制，上文的叙述应被认为是对于本技术领域中的熟练人员能够实现的落入本 文阐明的基本原理中的所有修改与替代结构的体现。
权利要求
1.一种定影装置，其特征在于，该定影装置包括加热单元，压力单元，所述压力单元包括压力构件以及支撑压力构件的支撑构件，所述定影装置通过将所述加热单元的热量和所述压力单元的压力施加到位于所述加热单元和所述压力单元之间的夹持部中的记录介质上的未定影调色剂图像，而将未定影调色剂定影到所述记录介质上，其中，所述压力构件包括弹性构件，该弹性构件具有均匀的弹性模量K＝EA/t，其中E是杨氏模量，A是夹持部的面积，t是弹性构件在负载施加方向上的厚度；以及所述支撑构件具有在所述记录介质进入所述夹持部的进入侧上的进入部，在所述记录介质离开所述夹持部的离开侧上的离开部，以及在所述进入部和所述离开部之间的中央部，所述中央部在负载施加方向上的厚度大于所述进入部和所述离开部在负载施加方向上的厚度，从而所述支撑单元具有凸部。
2. 如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，其中所述压力构件在所述记录介质被传送的方向上的宽度等于或窄于通过用无限平板使所述压力单元压靠所述加热单元获 得的所述夹持部的宽度。
3. 如权利要求l所述的定影装置，其特征在于，其中所述凸部为台阶形。
4. 如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，其中所述凸部为弯曲形。
5. 如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，其中所述凸部为山丘形。
6. 如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，其中所述加热单元是加热定影辊， 所述加热单元包括弹性层以及定位于所述加热单元内的加热核心。
7. 如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，其中所述加热单元包括弹性层，加 热核心，多个辊，每一个辊都被构造为可旋转，和构造为围绕所述辊的环形加热构件。
8. 如权利要求l所述的定影装置，其特征在于，其中 所述加热单元具有倒皇冠形状，其中所述加热单元在垂直方向上的厚度从所述加热单元的两个边缘中的每一个边缘向中央逐渐减小；所述压力单元具有皇冠形状，其中压力单元在垂直方向上的厚度从压力单元的两个 边缘中的每一个边缘向中央逐渐增加；所述压力单元具有压力单元中央部，该压力单元中央部被压靠所述加热单元以使所 述皇冠形状适配于倒皇冠形状，以及所述弹性构件在压力构件的推力方向上具有两个边缘部和所述边缘部之间的中央 部，每个所述边缘部的硬度大于所述中央部的硬度。
9. 如权利要求8所述的定影装置，其特征在于，其中所述加热单元是加热定影辊，该加热单元包括弹性层和位于所述加热单元内的加热核心。
10. 如权利要求8所述的定影装置，其特征在于，其中所述加热单元包括弹性层， 加热核心，多个辊，每一个辊都构造为可旋转，和构造为围绕所述辊的环形加热构件。
11. 如权利要求1所述的定影装置，其特征在于，其中所述弹性构件具有在所述进入侧的弹性构件进入部，在所述离开侧的弹性构件离开部， 以及在所述弹性构件进入部和所述弹性构件离开部之间的弹性构件中央部，以及所述弹性构件中央部具有K=EA/t的弹性模量，该弹性模量大于所述弹性构件进入部 和所述弹性构件离开部的弹性模量，以使所述支撑单元具有凸部。
12. 如权利要求11所述的定影装置，其特征在于，其中所述压力构^^在所述记录 介质被传送的方向上的宽度等于或窄于通过用无限平板使所述压力单元压靠所述加热单 元获得的所述夹持部的宽度。
13. 如权利要求ll所述的定影装置，其特征在于，其中所述弹性构件具有在所述进入侧的弹性构件进入部，在所述离开侧的弹性构件离开部， 以及在所述弹性构件进入部和所述弹性构件离开部之间的弹性构件中央部，以及所述弹性构件中央部具有K=EA/t的弹性模量，该弹性模量大于所述弹性构件进入部 和所述弹性构件离开部的弹性模量，以使所述支撑单元具有台阶形部。
14. 如权利要求ll所述的定影装置，其特征在于，其中所述弹性构件具有在所述进入侧的弹性构件进入部，在所述离开侧的弹性构件离开部， 以及在所述弹性构件进入部和所述弹性构件离开部之间的弹性构件中央部，以及所述弹性构件中央部具有K=EA/t的弹性模量，该弹性模量大于所述弹性构件进入部 和所述弹性构件离开部的弹性模量，以使所述支撑单元具有弯曲部。
15. 如权利要求ll所述的定影装置，其特征在于，其中所述弹性构件具有在所述进入侧的弹性构件进入部，在所述离开侧的弹性构件离开部， 以及在所述弹性构件进入部和所述弹性构件离开部之间的弹性构件中央部，以及所述弹性构件中央部具有K=EA/t的弹性模量，该弹性模量大于所述弹性构件进入部 和所述弹性构件离开部的弹性模量，以使所述支撑单元具有山丘形部。
16. 如权利要求11所述的定影装置，其特征在于，其中所述加热单元为加热定影 辊，该加热单元包括弹性层以及位于所述加热单元内的加热核心。
17. 如权利要求11所述的定影装置，其特征在于，其中所述加热单元包括弹性层， 加热核心，多个辊，每一个辊都构造为可旋转，以及构造为围绕所述辊的环形加热构件。
18. —种图像形成设备，其特征在于，该图像形成设备包括 多个显影单元，该多个显影单元用来形成颜色彼此不同的调色剂图像； 感光器，该感光器具有调色剂图像被转印到其上的表面；中间转印单元，该中间转印单元用于转印所述感光器上的被转印调色剂图像到所述中 间转印单元；转印单元，该转印单元将所述中间转印单元上的被转印调色剂图像转印到记录介质上;和定影单元，该定影单元包括加热单元，压力单元，所述压力单元包括压力构件和支撑 所述压力构件的支撑构件，所述定影单元通过将所述加热单元的热量和所述压力单元的压 力施加到位于所述加热单元和所述压力单元之间的夹持部中的记录介质上的未定影调色 剂图像，而将未定影调色剂定影到所述记录介质上,其中，所述压力构件包括具有均匀弹性模量K=EA/t的弹性构件，其中E是杨氏模量，A是夹 持部的面积，t是弹性构件在负载施加方向上的厚度；以及所述支撑构件具有在所述记录介质进入所述夹持部的进入侧的进入部，在所述记录介 质离开所述夹持部的离开侧的离开部，以及在所述进入部和所述离开部之间的中央部，所 述中央部在负载施加方向的厚度大于所述进入部和所述离开部在负载施加方向的厚度，从 而使所述支撑单元具有凸部。
19. 如权利要求18所述的图像形成设备，其特征在于，其中所述加热单元具有倒皇冠形状，其中所述加热单元在垂直方向上的厚度从所述加热单 元的两个边缘中的每一个边缘向中央逐渐减小；所述压力单元具有皇冠形状，其中所述压力单元在垂直方向上的厚度从所述压力单元 的两个边缘中的每一个边缘向中央逐渐增加；所述压力单元具有压力单元中央部，该压力单元中央部压靠所述加热单元，从而使所 述皇冠形状适配所述倒皇冠形状，以及所述弹性构件沿压力构件的推力方向具有两个边缘部和在所述边缘部之间的中央部， 每个边缘部的硬度大于所述中央部的硬度。
20. 如权利要求18所述的图像形成设备，其特征在于，其中 所述弹性构件具有在所述进入侧的弹性构件进入部，在所述离开侧的弹性构件离开部， 以及在所述弹性构件进入部和所述弹性构件离开部之间的弹性构件中央部，以及所述弹性构件中央部具有K = EA/t的弹性模量，该弹性模量大于所述弹性构件进入部 和所述弹性构件离开部的弹性模量，以使所述支撑单元具有凸部。
全文摘要
压力构件包括弹性构件，该弹性构件具有均匀的弹性模量K＝EA/t，其中E是杨氏模量，A是夹持部的面积，t是弹性构件在负载施加方向上的厚度。支撑压力构件的支撑构件具有进入部，离开部和在进入部和离开部之间的中央部。中央部在负载施加方向上的厚度大于进入部和离开部在负载施加方向上的厚度，以使支撑单元具有凸部。
文档编号G03G15/00GK101105680SQ200710136489
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月12日 优先权日2006年7月12日
发明者八木雅广, 小幡茂, 小木曾敏夫, 山本真, 福畑好博 申请人:株式会社理光