专利名称：加热装置及包括该加热装置的成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种与用于干式静电复制装置的固色装置相配用的加热装置；一种用于湿式静电复制装置的烘干装置；一种用于喷墨打印机的烘干装置；或一种用于可再写性介质的擦除装置。本发明还涉及一种采用所述加热装置的成像装置。
背景技术：
迄今为止，加热装置在静电复制复印机或打印机中一直被用作将增色剂图像固着于记录纸上的固色装置。在传统的固色装置中，在具有铝或类似金属制成的空芯金属的加热辊里设有卤素灯。驱动卤素灯释放热量，可将加热辊加热到预定的温度。
然而，上述使用卤素灯的方法会造成以下问题，即一开始加热时，由于温度上升缓慢而需要较长的预热时间。为缩短预热时间，可考虑通过削减加热辊的厚度来减少热容量。然而，减少加热辊的厚度必然伴随其刚度的降低。如果加热辊的刚度不高，在被加压辊挤压时，加热设备就会产生很大的变形，导致作用在加热辊的纵向中心部分的所加压力减小。这将会导致固色失败。最终，采用通过减少加热辊的厚度来实现缩短预热时间并减少热容量的方法是有限度的。特别是，在具有被设计用于彩色成像装置中的卤素灯的固色装置中，芯金属的外面有1-3mm厚的弹性层。因此，即使减小芯金属的厚度来降低热容量，弹性层仍有很大的热容量，因此还是需要大量时间来加热。此外，减小弹性层的厚度也会导致固色失败。最终，减小弹性层的厚度也是有限度的。
为了解决传统固色装置中存在的上述问题，日本未经审查的、专利公开号为JP-A 8-129313(1996)的申请披露了一种现有技术的方法。JP-A8-129313申请公开的现有技术如下一种加热辊，其内部包括一弹性层，该弹性层的外面是一10-150μm厚的传导层。在加热辊里，从外部加热该传导层。在该传导层的外周形成一剥离层。该公开的现有技术的特征将在下面描述。
因为加热辊包括薄传导层，它可以保持很小的热容量，因此可能缩短预热时间。而且，传导层具有足够的刚度，可以稳固地在固定于芯金属之上的弹性层上。这样，加热辊就可以获得良好的耐久性。在加热辊内部增加弹性层，并利用加压辊的弹性，可以在选择加热辊和加压辊彼此接触处的辊隙部分的宽度时灵活性提高。这使得加快操作成像装置成为可能。加压辊轴向的变形可以通过加热辊内部的弹性层来减小，因此辊隙部分的纵向宽度保持一致。因此，待加热材料上的载荷也相同，这样就防止了产生波纹或出现其他问题。而且，传导层足够的刚度也有助于使辊隙部分的纵向宽度一致。将加压元件的表面硬度设定为等于或高于加热辊的表面硬度，使辊隙部分平坦，这样可以防止待加热材料由于加热辊的弯曲而卷曲。
然而，JP-A 8-129313申请公开的现有技术，虽然能够成功地缩短预热时间，但由于剥离层直接形成在传导层的外周，加热辊的表面会不理想地变硬。未固色的待加热材料，在其顶部表面，由于增色剂的存在/缺少，或可归因于增色剂层不同的厚度而形成不规则的凹凸。因此，当表面坚硬的加热辊给形成于待加热材料之上的增色剂图像加热时，加热辊不能与不规则的凹凸吻合，造成不均匀加热。这会导致固色失败并产生不均匀的光泽。特别是，当固着一种由多种不同颜色的增色剂图像堆积形成的彩色图像时，是不可能获得足够的固色性的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可缩短预热时间并确保良好的固色性和光泽特性的加热装置，以及一种包括该加热装置的成像装置。
本发明提供一种加热装置，包括加热转动元件，包括第一弹性层，由弹性材料制成；传导层，置于第一弹性层的外周；第二弹性层，由弹性材料制成，置于传导层的外周；以及一剥离层，置于第二弹性层的外周；加压元件，与加热转动元件压触，使得夹在加热转动元件和加压元件之间的片状待加热材料被传送；加热器，给加热转动元件的传导层加热。
根据本发明，加热转动元件还包括第二弹性层，由弹性材料制成，置于第一弹性层外周的传导层和剥离层之间。这样有助于防止加热转动元件的表面硬化，使加热转动元件具有可充分变形的弹性。这一点上，举例来说，假设被加热转动元件和加压元件夹在之间传送的待加热材料的上面有增色剂图像。这种情况下，即使待加热材料表面上由于存在增色剂图像而形成凹凸，但由于加热转动元件的表面可与这些凹凸相吻合，所以可避免造成不均匀加热。因此，有可能获得较宽的无偏移区域(即固色的温度范围)，以至于可以获得高质量的固色图像，其中的增色剂可以充分熔化并因此不再剥离。
本发明中，剥离层的伸长弹性模量最好保持在1.96×108Pa到9.8×108Pa的范围内。
如果剥离层的伸长弹性模量超过9.8×108Pa，那么剥离层达到的硬度足以使加热转动元件不能完全与凹凸相吻合，造成不均匀加热。例如，当加热其上有增色剂图像的待加热材料时，就不可避免会发生增色剂固色失败或产生不均匀的光泽。另一方面，如果剥离层的伸长弹性模量小于1.96×108Pa，那么剥离层会太软。这样，虽然加热转动元件能够与待加热材料上的凹凸完全吻合，但不可能足以通过熔化使增色剂渗透到待加热材料中。因此，就不能获得良好的光泽特性。因此，根据本发明，将剥离层的伸长弹性模量保持在上述范围内，加热辊就可以获得足够的弹性。所以，当加热转动元件在某种程度上与增色剂的凹/凸吻合时，增色剂就可以渗透到待加热材料中，这样就可能获得足够的光泽特性。
本发明中，第二弹性层的厚度最好在50到300μm的范围内。
如果第二弹性层的厚度超过300μm，热容量就会增加，随之而来的是需要较长的预热时间。另一方面，如果第二弹性层的厚度小于50μm，第二弹性层就不能提供足够的弹性，将造成加热转动元件的表面不再和待加热材料上的凹凸吻合。因此，根据本发明，将第二弹性层的厚度保持在上述范围内，则有可能缩短预热时间并防止导致不均匀加热。
本发明中，剥离层的厚度最好在从5到50μm的范围内。
剥离层置于加热转动元件的表面上，与待加热材料接触。考虑到此点，如果它的厚度小于5μm，耐久力就不够了。另一方面，如果剥离层的厚度超过50μm，由在剥离层较低部分上形成的第二弹性层所施加的弹性作用就会被抵消，这样加热转动元件的表面就会变硬，造成不均匀加热。因此，根据本发明，将剥离层的厚度保持在上述的范围内，就可能实现高度耐久的加热装置，从而杜绝不均匀加热。
在本发明中，传导层的厚度最好在10到100μm的范围内。
如果传导层的厚度超过100μm，那它的刚度就高到尽管位于传导层下面的第一弹性层有弹力它也不可能与加压元件共同变形。因此，已通过加热转动元件和加压元件之间区域的待加热材料向上离开。而且，不可能在加热转动元件和加压辊彼此形成压触的辊隙部分获得足够的宽度。进一步而言，由于热容量增加，就需要较长的预热时间。另一方面，如果传导层的厚度少于10μm，耐久力就会恶化，导致传导层的破裂。而且，由于热容量降低，待加热材料就会受到大量热辐射。因此，在逐个传送待加热材料的情况下，热辐射会超出加热行为的范围。因此，根据本发明，传导层的厚度保持在上述的范围内，就可能获得足够的刚度和良好的耐久力。此外，因为热容量保持在合适的范围内，也会缩短预热时间。
在本发明中，第二弹性层最好由硅橡胶制成。
根据本发明，用硅橡胶制成第二弹性层，可以获得良好的耐热性。而且，因为与待加热材料表面上形成的凹凸吻合度的改善，所以可获得足够的固色性。
在本发明中，剥离层最好由氟材料制成。
根据本发明，用氟材料制作剥离层，对加热转动元件的表面和置于待加热材料之上的增色剂而言，可能会获得满意的剥离特性。而且，固着于待加热材之上的增色剂的光泽特性也能提到足够高的程度。
在本发明中，最好根据中心线上的平均表面粗糙度Ra，剥离层的表面粗糙度设定为0.3μm或以下，或根据十点平均表面粗糙度Rz，设定为1.0μm或以下。
如果表示表面粗糙度的中心线的平均表面粗糙度Ra超过0.3μm，或十点平均表面粗糙度Rz超过1.0μm，就不能得到足够的无偏移区域。因此，根据本发明，表面粗糙度保持在上述的范围内，有可能得到足够宽的无偏移区域。
在本发明中，加热器最好采用感应加热器，通过给传导层施加一个交变磁场来产生感应电流，传导层在交变磁场中释放热量。
根据本发明，采用感应加热器用作加热器，通过给传导层施加一个交变磁场来产生感应电流。这样，加热辊的结构可以简化，进而加热辊也可以在短时间内均匀加热。
本发明进一步提供一种成像装置，包括加热装置包括加热转动元件，包括第一弹性层，由弹性材料制成；传导层，置于第一弹性层的外周；第二弹性层，由弹性材料制成，置于传导层的外周；剥离层，置于第二弹性层的外周；加压元件，与加热转动元件压触，使得夹在加热转动元件和加压元件之间的片状待加热材料被传送；加热器，给加热转动元件的传导层加热；可在待加热材料上形成增色剂图像的可视成像单元；以及可在加热转动元件和加压元件之间的区域里传送其上有增色剂图像的待加热材料的传送装置。
根据本发明，成像装置包括上述的加热装置。由此，成像装置有可能在较宽的加热装置设定温度的范围里形成高质量的图像。
根据本发明，加热转动元件的表面要防止硬化，这样加热转动元件能充分地弹性变形。就此而言，举个例子，假设一增色剂图像形成于被加热转动元件和加压元件夹在之间的待加热材料之上。这种情况下，即使待加热材料表面上由于存在增色剂图像而产生凹凸，但因为加热转动元件的表面与凹凸相吻合，因此可以避免发生不均匀加热。因此，就有可能获得较宽的无偏移区域，即可获得高质量固色图像的固色温度范围，在该范围中，增色剂充分熔化并因此不再剥离。而且，使得增色剂适当渗入到待加热材料中来获得足够的光泽特性。进而，将被加热的传导层制成薄壁的，采用一个交变磁场来加热加热转动元件。这有助于缩短预热时间。因此，可实现高能效、节约能源的固色装置。
根据本发明，成像装置采用无偏移区域较宽的加热装置。这样，成像装置有可能在加热装置较宽的设定温度范围内形成高质量的图像。
以下关于附图的详细描述将更清楚地揭示本发明的其他的和进一步的目的、特征和优点；图1是本发明一个实施例的作为加热装置的固色装置1的简化结构的截面示意图；
图2是感应线圈16的平面图；图3是包括固色装置1的彩色成像装置30的简化结构的截面示意图；图4是利用具有伸长弹性模量为1.96×108Pa或5.88×108Pa的剥离层12的加热辊2固色的增色剂的光泽度曲线图。
具体实施例方式
现在参照附图，在下面描述本发明的最佳实施例。
图1是根据本发明的一个实施例的作为加热装置的固色装置1的简化结构的截面示意图。固色装置1包括加热辊2，即加热转动元件；加压辊3，即加压元件；以及加热器4。中空结构的加热辊2用来给记录纸5(即待加热材料)加热。加压辊3与加热辊2面对设置，从而压靠到加热辊2上。加热器4安排在加热辊2的外侧。固色装置1的固色操作如下带有增色剂图像的记录纸5由将其夹在之间的加热辊2和加压辊3传送。因此，转移到记录纸5上的增色剂图像被加热并熔化固着于记录纸5上。图1显示了增色剂状态的变化，换句话说，就是未固色的增色剂6到固色的增色剂7的变化。
加热辊2包括芯体8；弹性材料制成的第一弹性层9，置于芯体8的外周面上；传导性材料制成的传导层10，置于第一弹性层9的外周；弹性材料制成的第二弹性层11，置于传导层10的外周；以及覆盖第二弹性层外周的剥离层12；芯体8由金属元件制成，如铝或铁，有轴向相同的截面结构。在本实施例中，芯体8是中空的圆柱形。但芯体8并不限于中空的结构，它既可以是中空的也可以是实心的结构。这里应当注意的是，就抑制热辐射而言，中空结构要优于实心结构。因此，从抑制加热辊2中的热损耗的角度考虑，中空结构更为可取。
第一弹性层9包括热绝缘抗热海绵(如硅橡胶)制成的多孔弹性主体。第一弹性层9靠它们之间的接触摩擦来固定置于其外的传导层10。因此，第一弹性层9施加了足够的弹斥力在从外周侧压制第一弹性层9的传导层10上。
圆柱形的传导层10的厚度在10到100μm之间的范围内。传导层10是热生成元件，它通过在由加热器4产生的交变磁场中的电流感应释放热量。为缩短使加热辊2的表面温度升高所需的时间，传导层10由具有前述厚度的薄壁材料制成。如果传导层10的厚度小于10μm，它的耐久力会不够，在加热辊2转动的过程中会导致传导层10破裂。另一方面，如果传导层10的厚度超过100μm，则热容量会增加，结果就是需要较长的预热时间。因此，将传导层10的厚度保持在上述范围内，就有可能缩短预热时间，并增强耐久力。
传导层10最好由铁、标号为SUS 430的不锈钢、或者任何其他的带磁特性的传导材料制成。显示出相对较高的渗透性的材料尤为可取。其他更好的例子还有硅钢片；电磁钢片；镍钢片。值得注意的是，非磁性体也可以用作传导层10，只要它有较高的阻值，举例来说，SUS-304的不锈钢，因为这样的材料易受感应加热。也要注意到，作底部的包括非磁性元件(如陶瓷)的材料也可以用于传导层10，只要类似于刚提到过的具有相对较高渗透性的材料置于底部以获得传导性即可。而且，传导层10可以由多个套筒组成来提高产生的热量。
形成于传导层10之上的第二弹性层11由具有良好热阻性和橡胶弹性的材料制成。具体示例包括硅橡胶；氟橡胶；以及氟硅氧烷橡胶。橡胶特性极佳的硅橡胶特别适合于第二弹性层11。第二弹性层11的厚度保持在50到300μm的范围内。如果第二弹性层11的厚度小于30μm，加热辊2的表面会硬化，则加热辊2不能与形成于记录纸5上的增色剂图像的凹凸相吻合，造成不均匀加热。另一方面，如果第二弹性层11的厚度超过300μm，热容量会增加，导致需要较长的预热时间。因此，第二弹性层11的厚度保持在上述范围内，就可能缩短预热时间，并防止造成不均匀加热。
剥离层12在第二弹性层11的外周形成。剥离层12在加热辊2和加压辊3彼此接触的辊隙部分13处被加热。这可防止粘性降低的增色剂粘在加热辊2上。采用氟材料作为剥离层12的材料，例如PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)或者PTFE(聚四氟乙烯)。采用氟材料制成剥离层12，就可能使加热辊2和沉淀在记录纸5上的增色剂获得满意的剥离特性。
剥离层12的厚度保持在5到50μm的范围内。如果剥离层12的厚度小于5μm，耐久力就会不够。另一方面，如果剥离层12的厚度超过50μm，热容量会增加，导致需要较长的预热时间。然而，由于加热辊2的表面硬化，由第二弹性层11施加的弹性作用就会被抵消。因此，剥离层12的厚度保持在上述范围内，就可能增强耐久力并缩短预热时间。
加热辊2由固色装置1的主体可转动地支撑。加热辊2具有图中未示出的加在其轴末端的转动装置等。一马达或类似装置作为驱动部分14，通过齿轮等可转动地驱动加热辊2。由CPU(中央处理单元等)组成的控制部分15控制驱动部分14。
柱形或筒形加压辊3通过在不锈钢制或铝制的芯金属外周面上提供一抗热弹性体(如硅橡胶)层形成。在抗热弹性体层的外周表面上又形成一由PFA、PTFE或类似材料制成的剥离层以防止被增色剂粘住。加压辊3通过如弹簧件保持与加热辊2之间的压触。通过这种方式，在加热辊2和加压辊3之间形成了辊隙部分13。
加热器4通过电磁感应给传导层11加热。加热器4包括感应线圈16；激励电路17，给感应线圈16提供高频电流；以及温度探测器18，探测加热辊2的表面温度。激励电路17被激活响应温度探测器18的输出。而且，激励电路17与控制部分15连接，在控制部分15的控制下动作。温度探测器18可以由接触型温度计(如电热调节器或热电偶温度计)也可以由非接触型的温度计(如辐射温度计)构成。
图2是示出了感应线圈16的平面图。感应线圈16由一突出的椭圆形的线圈状盘条构成。感应线圈16包括一对延展线圈部分20、21，以及一对弧线线圈端22和23。延展线圈部分20，21沿加热辊2的轴向延伸。弧线线圈端22、23置于加热辊2的每一轴末端附近；与延展线圈部分20，21每一端相连；沿加热辊2圆周方向扩展；用来将延展线圈部分20，21的一端和另一端连接在一起。
考虑到热阻抗，组成感应线圈16的最好是如具有由氧化涂层膜制成的表面绝缘层的铝制单线。用于感应线圈16的材料不限于铝制单线，还可以是铜线、铜基复合材料线、或上釉多股线构成的绞合线。每种情况下，为了抑制由于感应线圈16本身的电阻发热的能量损耗，感应线圈16的总电阻设为0.5Ω以下，0.1Ω以下更好。
围绕加热辊2布置的感应线圈16呈曲率给定的形状。由此，磁通量汇聚于感应线圈16的中心，导致涡流的生成增加。这使得加热辊2的表面温度可以在短时间段内上升。感应线圈16可以多个排列，取决于记录纸5经受固色工艺的大小。通过激励电路17给感应线圈16提供高频电流，产生交变磁场，因此置于加热辊2中的传导层10被感应加热。传导层10的感应加热导致加热辊2的温度升高，因此沿记录纸5的传送方向位于辊隙部分13的上游侧的温度探测器18，开始探测加热辊2的表面温度。控制部分15响应来自温度探测器18的探测信号，控制激励电路17，因此加热辊2的表面温度保持恒定。
接下来，下面将描述有关这样构造的固色装置1的工作状况。首先，在加热的时候，激励电路17被激活以激励感应线圈16。激励感应线圈16时，产生了交变磁场，因而在加热辊2的传导层10中感应出涡流。因此，由于焦耳作用产生热量。而且，在感应线圈16被激励电路17激励的瞬间，驱动部分14转动地驱动加热辊2，因此受加热辊2挤压的加压辊3从动地转动。温度探测器18不断地探测加热辊2的表面温度。当加热辊2的表面温度达到预定工作温度时，加热就结束了，然后，激励电路17对感应线圈16实施的激励转为开-关控制。因此，加热辊2的表面温度保持预定的工作温度。
加热一结束，其上转移有未固色的增色剂6图像的记录纸穿过固色装置1的辊隙部分13。因此，非固色的增色剂6由加热辊2加热，同时也受加热辊2和加压辊3之间的压力挤压，由此熔化并固着于记录纸5上，形成了固色的图像。
图3是示出了包括图1中的固色装置1的彩色成像装置30简化结构的截面示意图。作为干型静电复制装置，特别是所谓的串联型打印机的彩色成像装置30，其中的四个可视成像单元31Y、31M、31C和31B沿记录纸5的传送方向并排排列。彩色成像装置30包括固色装置1；四个用来在记录纸5上形成增色剂图像的可视成像单元31Y、31M、31C和31B；容纳记录纸5的记录纸盒32；以及在加热辊2和加压辊3之间的区域内传送记录纸5的传送装置33。记录纸盒32置于沿箭头A指示的记录纸传送方向的最上游侧。在记录纸盒32中，放置一套记录纸5，依次单独输入。
可视成像单元31Y、31M、31C和31B可在记录纸5上分别形成黄色(Y)的增色剂图像，品红色(M)的增色剂图像，青色(C)的增色剂图像以及黑色(B)的增色剂图像。可视成像单元31Y、31M、31C和31B按指定的顺序沿传送工具33从上游侧到下游侧在由箭头A指示传送方向的记录纸5中排列。
可视成像单元31Y、31M、31C和31B每个都包括光敏鼓34；充电辊35；激光照射单元36；显影装置37；传送辊38；以及清洁器39。光敏鼓34由成像装置30的主体转动地支撑。静电潜像形成在光敏鼓34的表面上。充电辊35与光敏鼓34面对设置，给光敏鼓34的表面均匀地充电。激光照射单元36根据图像信息使光敏鼓34的表面曝露在光中，因而形成静电潜像。显影装置37与光敏鼓34面对设置，两者之间存在预定间隔。显影装置37为光敏鼓34提供增色剂，并通过显影使静电潜像显现出来。
传送辊38与光敏鼓34面对设置，下文将描述的环状带40位于两者之间。通过提供与增色剂的极性相反的偏置电压，传送辊38将光敏鼓34表面上形成的增色剂图像传送到记录纸5上。增色剂图像从光敏鼓34上传送到记录纸5上之后，清洁器39清除保留在光敏鼓34表面上的残留增色剂，并清洁光敏鼓34的表面准备后续的显影。
传送装置33包括一对驱动辊41和空载辊42，以及由驱动辊41和空载辊42转动拖拽的环状带40。驱动辊41由马达或类似装置驱动，围绕与包含图3所在的纸平面垂直的轴转动。空载辊42没有驱动源。但由驱动辊41施加的转动驱动力通过环状带40传送给空载辊42，因此空载辊42从动地围绕与驱动辊41的轴平行的轴转动。被驱动辊41和空载辊42拖拽的环状带40按箭头A指示的方向被驱动转动，同时伴随着驱动辊41的转动，因此当保持靠静电产生的粘着状态时，记录纸5就可以被传送了。
在彩色成像装置30中，图像是这样形成的。从记录纸盒20中依次输出的记录纸5按箭头A指示的方向由环状带40传送。首先，在可视成像单元31Y中，光敏鼓34的表面由充电辊35均匀地充电。然后，激光照射单元36根据图像信息将光敏鼓34的表面曝露于激光中，因此就形成静电潜像。然后由显影装置37中输出的增色剂显影光敏鼓34上的静电潜像，则给传送辊38加上与使用的增色剂极性相反的偏置电压，所形成的可视增色剂图像就由传送辊38传送到环状带40上面的记录纸5上。
在按箭头A指示的方向传送记录纸5的过程中，不同颜色的增色剂通过在沿传送方向下游侧安置的可视成像单元31M、31C和31B依次传送到记录纸5上。在四个可视成像单元31Y、31M、31C和31B完成传送后，记录纸5被给定曲率的驱动辊41从环状带40上分离开来，然后传送给固色装置1。在固色装置1中，携带增色剂图像的记录纸5夹在加热辊和加压辊3之间，接受适当的温度和压力。最后，增色剂熔化并固着于记录纸5上，因此形成固着的图像。
接下来，将描述本发明的实施例。
(实施例1)加热辊2包括夹在传导层10和剥离层12之间的第二弹性层11。这里，对形成在加热辊2中的第二弹性层11的作用进行固色性能的检测。
下面陈述的是在有关固色性能的评估之下，由组成固色装置1的元件来满足的条件。这里，加热辊2构成如下。在外径为28mm的铝制空心金属制成的芯体8上，形成第一弹性层9，即由发泡硅橡胶获得的6mm厚的海绵弹性层。传导层10位于第一弹性层9的外周，由40μm厚的镍制金属套筒构成。以下是分别对三种不同类型的加热辊所作的评估(1)加热辊中，只有30μm厚的剥离层12在传导层10的外周形成，缺少第二弹性层11；(2)加热辊中的第二弹性层11设定厚度为50μm，30μm厚的剥离层12在第二弹性层11的外周形成；以及(3)加热辊中的第二弹性层11设定厚度为300μm，30μm厚的剥离层在第二弹性层11的外周形成。
加压辊3具有如下结构5mm厚的硅橡胶制成的弹性层置于外径为20mm的芯金属外侧。30μm厚的用作剥离层的PFA管覆盖弹性层的外周。用作记录纸5的是重量为75g/m2的纸张，即75g的纸张。由三层彩色增色剂图像组成的非固色的彩色增色剂图像在记录纸5上形成。每个彩色增色剂图像的粘性质量设定为0.6mg/cm2。携带未固色的彩色增色剂图像的记录纸的传送速度是120mm/s。在这样的条件下，记录纸穿过固色装置的辊隙部分13，接受固色操作。而且，没有采用要把油加到加热辊的加油机构，固色装置1采用增色剂，使用无油含蜡的固色装置。
在本实施例中，对固色性能的评估建立在无偏移区域和预热时间的基础之上。无偏移区域可如下获得。加热辊2的预定加热温度(即固色温度)是不同的。然后，在每个不同的固色温度，携带增色剂图像的记录纸5穿过辊隙部分13，执行固色操作。以这种方式，可获得优选的固色温度范围，在记录纸5上形成高质量的固着的图像，不会导致冷偏移或热偏移的现象。
预热时间设置为加热辊2的表面温度升高到170℃所需要的时间，在这个温度上增色剂的固着是可能的。
表1中列出的是有关固色性能的评估结果。在表中，○符号表示固色装置的合格性能；×表示低性能；△表示位于○和×水平之间的性能。
表1
在缺少第二弹性层11的情况下，加热辊的表面会硬化到使加热辊2的表面不能与记录纸5上的增色剂层的微小凹凸相吻合，造成不均匀加热及偏移现象。因此，这种情况下，可获得的无偏移区域只有10℃。从加热辊的轴向非均匀的温度特性和感应温度发生波动来考虑，如果无偏移区域小于20℃，实际上就不能令人满意。另一方面，在第二弹性层厚度范围从50到300μm的情况下，加热辊2的表面靠第二弹性层11的弹性，与记录纸5上的增色剂层的微小凹凸相吻合。因此，在这种情况下，可获得的无偏移区域为30℃。
预热时间越短越好。在安装复印机的固色装置1的情况下，复印读取过程、印刷以及放电过程之间的时间间隔小于20秒。因此，更佳的是固色装置1的加热最好在这个时间段完成。然而，如果第二弹性层11的厚度超过300μm，就需要大约20秒或更长的预热时间。因此，第二弹性层11超过300μm的厚度是不可取的。
按照前述的测量结果，将第二弹性层11的厚度设定在50μm到300μm之间，就可获得足够的无偏移区域，并且得到高质量的固色图像。而且，也缩短了预热时间。
(实施例2)实施例1中，检测第二弹性层11的适当的厚度。在实施例2中，对剥离层12的与获得高质量图像相关的伸长弹性模量进行检测。
在加热辊2中，第二弹性层11的厚度设定为150μm，剥离层12的厚度设定为30μm。这里，剥离层12的伸长弹性模量设为三个不同水平1.96×108Pa(0.2×104kg/cm2)；5.88×108Pa(0.6×104kg/cm2)；9.8×108Pa(1.0×104kg/cm2)。也就是说，准备了三个不同的加热辊，每个分别安装在固色装置1中。然后，检测加热辊2的固色性能及其对固着的图像的作用。在实施例2中，固色温度设定为170℃。未固色的由单层彩色增色剂图像组成的彩色增色剂图像在记录纸5上形成。每个彩色增色剂图像的粘性质量设为0.6mg/cm2。其他的条件与实施例1的相同。在本实施例中，依据无偏移区域和光泽特性来评估固色性能。光泽特性通过测量光泽度来检测。
表2中列出的是有关固色性能的评估结果。在该表中，符号○表示大于15的光泽度，×表示小于15的光泽度。结果基本上是通过与实施例1相同的方式评估出来的。
表2
如果剥离层12的伸长弹性模量过高，加热辊2的表面硬化，以至于加热辊2不能吻合记录纸5上的增色剂层的凹凸，造成不均匀加热和固色失败。因此，既不能获得足够的无偏移区域也没有良好的光泽特性。当剥离层12的伸长弹性模量为9.8×108Pa时，无偏移区域为10℃。这被认为是不实用的。
图4是在使用了具有其伸长弹性模量为1.96×108Pa或者5.88×108Pa的剥离层12的加热辊2的单层增色剂层时观察到的光泽度曲线图；更具体说，显示了在不同的固色温度150℃；160℃；170℃；和180℃下，在包括了两个不同的伸长弹性模量的加热辊2的固色装置1中，当增色剂图像固着于记录纸5上时所观察到的增色剂的光泽度。
当输出彩色打印材料，特别是照片图像时，需要一定标准的光泽特性。在增色剂是单层的情况下，光泽度最好至少保持在15或更高。然而，如果剥离层12的伸长弹性模量较低时，光泽度不可避免就会降低。如图4所示，在被具有其伸长弹性模量设定为1.96×108Pa的剥离层12的加热辊2固色时，只有当固色温度设定为180℃时，增色剂的光泽度才能保持在15或者更高。在不是180℃时，固色可以完成，但光泽度不够。这样，就无实用性可言。最终，如果剥离层12的伸长弹性模量过低，就不能得到高质量的图像。这是因为，剥离层12的表面太软的话，虽然加热辊2能与记录纸5的表面或者记录纸5上形成的增色剂层的凹凸相吻合，还是不可能在某种程度上获得碰撞和消除增色剂的充分作用。因此，光泽特性就不够了。
另一方面，由于使用了具有其伸长弹性模量为5.88×108Pa的剥离层12的加热辊2，在任一预定的固色温度下，光泽度都可以保持在15或更高。最终，可以得到高质量的图像。
按照前述结果，最好把剥离层12的伸长弹性模量设定在1.96×108Pa到9.8×108Pa的范围内。这样做，加热辊2可以充分地与记录纸5表面上形成的凹凸相吻合，由此无偏移区域也拓宽了。因此，增色剂适当地渗透到记录纸5中，获得足够的光泽度。
(实施例3)接下来，检测剥离层12的表面粗糙度对固色性能所起的作用。在本实施例中，准备两个不同的加热辊2。其中的一个，根据中心线上的平均表面粗糙度Ra，将剥离层12的表面粗糙度设定为0.3μm，或根据十点平均表面粗糙度Rz，设定为1.0μm。其中的另一个，根据Ra将剥离层12的表面粗糙度设定为0.4μm，或根据Rz设定为2.0μm。在包括每个加热辊2的固色装置1中，在无偏移的区域的基础上评估固色性能。而且，在本实施例中，加热辊2的第二弹性层11的厚度设定为150μm，剥离层12的厚度设定为30μm。这里，剥离层12的伸长弹性模量为5.88×108Pa。固色温度设为170℃。其他的条件与实施例1中相同。需要注意的是，剥离层12的表面粗糙度按JIS B0601测量。
这里，中心线平均表面粗糙度Ra由下面的公式(1)定义。换句话说，在中心线的方向上，从粗糙度曲线中截取测量长度1的一部分。该截取部分的中心线定义为X轴；垂直放大的方向定义为Y轴；粗糙度曲线用y＝f(x)表示。然后，由上述公式(1)给出的值以微米(μm)表示。Ra=1/1∫01|f(x)|dx----(1)]]>十点平均表面粗糙度Rz被定义为以微米(μm)表示的差值，即从最高到第5高的峰值高度的平均值(所述峰值是从平行于平均线且不相交于剖面曲线的直线在垂直放大的方向上测量出来的)与在从剖面曲线中只截取参照长度的部分里从最低到第5低的谷值高度的平均值之间的差值。
表3
如表3所示，无偏移区域根据表面粗糙度的差异而有所不同。如果剥离层12的表面粗糙度增加，加热辊2的表面就不能与记录纸5上形成的增色剂层的微小凹凸相吻合，造成不均匀加热。因此，无偏移区域减少。这样，为了使加热辊2与记录纸5上形成的增色剂层的微小凹凸相吻合，剥离层12的表面粗糙度根据Ra设为0.3μm，或者根据Rz设为1.0μm或更低。这样就可能拓宽无偏移区域。而且，降低剥离层12的表面粗糙度，使用有盖的管状材料而不是涂层材料更好。
如上所述，根据本实施例，加热辊2的传导层10由外部加热器16加热。可供选择的，加热辊2的传导层10由内部加热器加热，或者在直接加热方法的基础上直接加热。
本发明可以被其他没有离开本发明的精神或基本特征的具体形式包含。因此，无论从哪方面来看，上述的实施例都应当被认为是说明性的和非限制性的，所附权利要求而不是在先的描述，划出了本发明的范围，并且所有在权利要求的内涵和等价范围内的改变也都应该包括在内。
权利要求
1.一种加热装置，包括加热转动元件包括第一弹性层，由弹性材料制成；传导层，置于所述第一弹性层的外周；第二弹性层，由弹性材料制成，置于传导层的外周；以及剥离层，置于第二弹性层的外周；加压元件，与加热转动元件压触，使得夹在加热转动元件和加压元件之间的片状待加热材料被传送；加热器，给加热转动元件的传导层加热。
2.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于所述剥离层的伸长弹性模量保持在1.96×108Pa到9.8×108Pa的范围内。
3.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于所述第二弹性层的厚度在50μm到300μm的范围内。
4.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于所述剥离层的厚度在5μm到50μm的范围内。
5.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于所述传导层的厚度在10μm到100μm的范围内。
6.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于所述第二弹性层由硅橡胶制成。
7.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于所述剥离层由氟材料制成。
8.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于根据中心线上的平均表面粗糙度Ra，所述剥离层的表面粗糙度设定为0.3μm或以下，或根据十点平均表面粗糙度Rz，设定为1.0μm或以下。
9.如权利要求1所述的加热装置，其特征在于所述加热器是感应加热器，通过给传导层提供交变磁场产生感应电流；传导层在交变磁场中释放热量。
10.一种成像装置，包括加热装置，包括加热转动元件，具有由弹性材料制成的第一弹性层，置于第一弹性层的外周的传导层；由弹性材料制成并置于传导层的外周的第二弹性层；和置于第二弹性层的外周的剥离层；与加热转动元件压触的加压元件，使得夹在加热转动元件和加压元件之间的片状待加热材料被传送；给加热转动元件的传导层加热的加热器；可在待加热材料上形成增色剂图像的可视成像单元；以及可在加热转动元件和加压元件之间的区域中传送其上带有增色剂图像的待加热材料的传送装置。
全文摘要
本发明公开了一种加热装置及包括该加热装置的成像装置。作为加热装置的固色装置包括加热辊；与加热辊面对设置的加压辊，使夹在加热和加压辊之间的记录纸被传送；和为加热辊加热的加热器。加热辊具有弹性材料制成的第一弹性层，设置在第一弹性层外周的传导层，置于传导层的外周并给定弹性的第二弹性层，和置于第二弹性层的外周的剥离层。加热器对加热辊的传导层感应加热，因此缩短了预热时间。通过提供第二弹性层，给予加热辊的表面充分的弹性。记录纸上的增色剂图像具有良好的固色性和光泽特性。
文档编号F16C13/00GK1410848SQ0215145
公开日2003年4月16日 申请日期2002年10月10日 优先权日2001年10月10日
发明者前田智弘, 香川敏章 申请人:夏普公司