图像加热设备的制作方法

专利名称：图像加热设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于加热记录介质上的图像的图像加热设备。尤其是，本发明涉及一种用作安装在复印机、打印机等设备上的定影设备的图像加热设备。


图10是采用了一个加热辊的典型热定影设备的示意图。定影辊40包括一个由铝、不锈钢或类似材料制成的中空的金属芯42；一个设置在金属芯42的中空部分内的加热构件41，例如一个卤素灯；以及一个在金属芯42的圆周表面上由氟化树脂形成的释放层43或类似物，以防止色调剂偏移。定影辊的表面温度用例如一个热敏电阻的温度探测机构探测，而供应给加热构件41的动力由一个未示出的动力供应控制电路进行控制，从而由温度探测机构44探测的定影辊的表面温度保持恒定。
压力辊50包括一个金属芯51，一个在金属芯51的圆周表面上形成的弹性层52，以及一个在弹性层52的圆周表面上形成的释放层53。弹性层52由硅橡胶，通过使硅橡胶发泡而制成的海绵等制成。释放层53与定影辊40的释放层相类似地由氟化树脂或类似材料制成。
通过施加预定量的压力，使定影辊40和压力辊50保持彼此互相压靠在一起。从而使咬入部分成为定影区N。使两个辊40和50可转动地得到驱动，从而使其圆周表面沿图中箭头所表示的方向移动。在操作时，将其上承载着未定影的色调剂图像的记录介质P引入定影区N，然后使其在保持受到两个辊40和50的夹持的情况下经过定影区N。在记录介质经过定影区N的同时，通过加热和加压使记录介质P上的未定影的色调剂图像永久地定影在记录介质P上。
在某些高速成像设备以及某些使用彩色色调剂的成像设备中，在定影辊40的中空金属芯42和释放层43之间设置由硅橡胶等形成的大约2mm厚的弹性层，以便令人满意地定影色调剂，或者更具体地说，便于防止未定影的色调剂图像被不均匀地定影。这个弹性层的设置软化了定影辊40的圆周表面。因此，在记录介质P由两个辊40和50夹持时，定影辊40的软化的圆周表面以包围记录介质P上的色调剂颗粒的方式压迫记录介质和色调剂图像上的色调剂颗粒，从而提高热量从定影辊40传递给记录介质和其上的色调剂颗粒的效率。
近年来，由于环境方面的考虑而开始强烈地要求减小电能消耗。另一方面，市场已经提出了要有更高的图像质量和更大的图像输出的需求。因此，为了既满足减小电能消耗的希望又满足提供更高速度和更高图像质量的市场需求，曾提出了各种各样的建议来改进上述的采用加热辊的热定影设备。
参看图11，在日本公开专利申请10-301417，11-073050等中公开了其中一种改进方案，该方案提供了一种能量消耗低且热效率优异的热加热设备，根据该方案，为了通过减少定影辊40达到操作温度所需的时间的方式来减少电能消耗，将包含加热构件46和54的加热辊47和55分别放置成与定影辊40和压力辊50的圆周表面接触，以加热其圆周表面。
用于加热定影辊40或压力辊50的圆周表面的加热构件可以被分为两种类型一种与定影辊40或压力辊50的圆周表面保持接触；另一种不与定影辊40或压力辊50的圆周表面接触。接触型加热构件的热传递效率较高。另外，按照不同于上述性能的另一种加热辊性能，还可以将加热辊划分成以下两种一种如图11所示那样包含加热构件46和54；另一种是其中空金属芯的内表面涂覆有一个生热电阻层，即，在电流从中流过时产生热量的电阻层，并且插置一个用有机树脂(例如聚酰亚胺)、玻璃或类似材料形成电绝缘层。
作为后一种加热辊的例子，在日本公开专利申请63-313182，2-157878，4-44075，4-204980等中披露了一种薄膜加热型热定影方法。根据这种热定影方法，通过一块薄膜使记录介质上的色调剂图像定影，该薄膜很薄而且热容量低，并且被放置在加热部分和压力辊之间，该方法通过在成像设备待机时不向热定影设备供应能量而极大地减小能量消耗。图12示出了薄膜加热型定影设备的一个例子的总体结构。在图中，参考标号60代表薄膜组件，它包括一个包括由例如铝土、硝酸铝等制成的陶瓷板和在陶瓷板上形成的生热电阻层的加热器61；一个由耐热树脂制成的撑条/支座62，其上牢固地固定着加热器61；一个由聚酰亚胺或类似材料形成的耐热薄膜63(以后将称之为定影膜)，它松松地装配在撑条/支座62的周围。将薄膜组件60的加热器61和压力辊50保持成彼此压靠，并且插置定影膜63，形成定影区N。
在沿箭头表示的方向可转动地驱动压力辊50时，通过压力辊50的转动沿由另一个箭头表示的方向将定影膜63运送通过定影区N，与此同时保持定影膜63与加热辊61接触(在加热辊61上滑动)。加热器61的温度由设置在加热器背面的例如热敏电阻的温度探测机构64探测并反馈给一个未示出的能量供应控制部分，从而保持加热器61的温度处于预定的水平(定影温度)。
与采用根据现有技术的具有加热辊的热加热设备的成像设备例如打印机、复印机等比较，使用如上所述的薄膜加热型热定影设备的成像设备具有多种优点它们的热效率较高而且启动时间较短，使得加热设备不必在待机期间保持温热(预热)状态，而且缩短了等候时间。
但是，上述的各种类型的热定影设备都有其优点和缺点。例如，比较加热辊型热定影设备和薄膜加热型热定影设备可以发现，前者在处理速度、耐用性等方面优于后者。
为了使热定影设备能够被高速成像设备优先采用，甚至使用加热辊的热定影设备也必须具有弹性层。但是，使用加热辊的传统热定影设备其定影辊的热容量较大。因此，与采用薄膜加热型定影方法的热加热设备相比，由从定影辊内部通过导热能力差的弹性层传递的热量将定影辊的表面温度升高到预定水平要花费相当长的时间。另外，采用加热辊的传统热定影设备要求使用更大量的电能将定影辊的温度升高到预定水平，而且等候时间较长，即，从接通成像设备的电源到成像设备开始处于随时可进行实际的打印操作的待用状态的时间长度较长。另外，它要求其定影辊的温度在待机期间保持温热。因此，这种设备要消耗大量的电能。
比较而言，在热定影设备的定影辊和压力辊的圆周表面如图11所示地由热容量相对较小的加热构件(加热辊)从外侧加热的情况下，不必加热定影辊的具有大的热容量的内部；只有定影辊的圆周表面部分必须被加热。因此，可花费较少的时间和较少量的电能将定影辊的表面温度升高到预定的水平。但是，即使这种热定影设备也远不如采用薄膜加热型定影方法的热定影设备，这是因为在前者的情况下，热定影设备被构造成将其加热机构例如卤素灯如图所示地设置在其中空金属芯内，加热辊自身的内部必须在定影辊的圆周表面开始被加热之前受到加热，因此要花费很长的时间将定影辊的圆周表面升温到预定水平。
此外，对于采用如下构造的加热辊的热定影设备，即，生热电阻层设置在涂覆于加热辊的内表面上的电绝缘层上，它将比上述的热定影设备更快地启动，其温度由卤素加热器升高。但是，在采用这种加热辊(加热构件)的热定影设备的情况下，定影辊的圆周表面在其中可以被加热的区域只是在定影辊和压力辊保持彼此压靠在一起时形成的加热区。换句话说，在除使加热辊实际上与定影辊的圆周表面接触的加热区之外的区域上，来自加热辊的大量热量辐射到周围空气中，降低了将热量供给定影辊的圆周表面的效率。另外，与薄膜加热型定影辊相比，这种定影辊的热容量也较大。因此，也必须在待机期间向这种类型的定影辊供应一定量的热量。
在以低速运送记录介质的成像设备中，供给定影辊的热量无需和在高速运送记录介质的成像设备的情况下供给定影辊的热量一样多。因此，在前一种成像设备的情况下，甚至一个加热辊也可以令人满意地被用作为加热机构。但是，在后一种成像设备的情况下，即，在其中以高速运送记录介质的设备，由于热量损失，也就是说，由于来自加热辊的大量热从加热辊圆周表面的除加热区之外的区域辐射到周围空气中，加热辊不可能向定影辊供应足够多的热量。
由于上述原因，这种在待机期间不消耗电能的热定影设备与根据现有技术的热定影设备相比，明显缩短了从接收打印信号到定影设备开始准备好将记录介质上的未定影的色调剂图像热定影在记录介质上的时刻(以后称之为第一打印时间)的时间长度，而且能够允许成像设备以更高的速度进行操作，但是不会实现令人满意的包括网点阶调图像的定影图像，因此一直希望对这种热定影设备加以改进。
本发明的另一个目的是提供这样一种图像加热设备，它适用于在复印张数方面单位时间的输出更高的成像设备，而且它的第一打印时间更短。
本发明的又一个目的是提供一种图像加热设备，它包括一个可旋转构件；一个用于与所述可旋转构件相结合地形成一个可运送记录介质的运送区的支撑装置；以及用于加热所述可旋转构件的圆周表面的加热装置，所述加热装置具有一个呈板件的形式的加热器，用于与所述可旋转构件相结合地形成一个加热区。
本发明的这些和其它目的、特征和优点将从以下的结合附图地对本发明优选实施例进行的详细说明中得到更加清楚的了解。
图2是本发明第一实施例中的图像加热设备的剖视图。
图3是图2中所示加热区H及其邻近部分的放大的示意剖视图。
图4是用于表示在加热区H中滑动放置在定影辊和压力构件之间的纸张的机构的视图。
图5是本发明第二实施例中的图像加热设备的剖视图。
图6是图5中所示加热器的放大的剖视图。
图7是本发明第二实施例中的图像加热设备的剖视图，用于表示其结构。
图8(a)是本发明第三实施例中的图像加热设备的剖视图，而图8(b)是形成定影区的滑动构件及其附近的放大的剖视图。
图9(a)是本发明第四实施例中的图像加热设备的纵向剖视图，而图9(b)是耐热薄板的纵向剖视图。
图10是根据现有技术的加热辊型热定影设备的剖视图。
图11是根据现有技术的热加热设备的一个例子的剖视图，其中从外部加热定影辊。
图12是根据现有技术的采用定影膜的热加热设备的一个例子的剖视图。
图13是本发明第五实施例中的图像加热设备的剖视图。
图14是用于定影试验的像图形。
图15是本发明第六实施例中的图像加热设备的剖视图。
图16是本发明第七实施例中的图像加热设备的剖视图。
图17是本发明第八实施例中的图像加热设备的剖视图。
参考标号1代表一个作为载像构件的电摄影光电导元件，它被做成一个转动鼓(以下称之为光电导鼓)。它包括一个由铝、镍或类似材料制成的圆柱形基底和一层涂覆在圆柱形基底的圆周表面上的例如OPC、无定形硅等的光电导物质。
光电导鼓1以预定的圆周速度沿由箭头表示的顺时针方向被可旋转地驱动，而且在它被可旋转地驱动时，其圆周表面由作为充电装置的一个充电辊2均匀地充电，从而具有预定的极性和电势水平。
随后，使光电导鼓1的充电的圆周表面暴露在激光扫描器3之下；由激光扫描器3将成像信息写在光电导鼓1的充电的圆周表面上。更具体地说，光电导鼓1的均匀充电的圆周表面被从激光扫描器3发射出的同时根据反映成像信息的连续的数字图像信号接通和关闭(调制)的激光束扫描。结果，光电导鼓1的均匀充电的圆周表面的暴露点的电势水平降低，根据成像信息在光电导鼓1的圆周表面上形成一静电潜像。
由显影装置4将该静电潜像显影(显像)成一个色调剂图像。至于显影方法，可采用跳跃显影法、双组分显影法，FEED等方法。通常，使上述的图像曝光过程与反转显影过程相结合。
然后，在转印区A中将色调剂图像从光电导鼓1的圆周表面上转印到一个按预定的定时从未示出的供纸机构传送给转印区A的记录介质P的表面上，所述的转印区A是使作为接触转印装置的转印辊5在其中保持压在光电导鼓1的圆周表面上的区域。
更具体地说，通过利用一个传感器8来探测记录介质P的前缘的方式，使光电导鼓1上的色调剂图像的前缘到达转印区A的定时与记录介质P的其上将转印色调剂图像的区域前缘的到达定时同步。在以预定的定时将记录介质P传送给转印区A之后，通过光电导鼓1和转印辊5的结合而将记录介质P运送通过转印区A，同时保持其由在记录介质P上施加预定量的压力的光电导鼓1和转印辊5夹持。在记录介质P被运送通过转印区A的同时，用电力和压力将光电导鼓1的圆周表面上的色调剂图像转印到记录介质P上。
在记录介质P经过转印区A之后，使其与转动的光电导鼓1的圆周表面分离，并被运送给热定影装置6。在热定影装置6中，将记录介质P上的未定影的色调剂图像热定影在记录介质P的表面上，成为永久的图像。在将未定影的色调剂图像定影在记录介质P上之后，将记录介质P传送给排纸部分。
与此同时，由清洁装置7从光电导鼓1的圆周表面上除去残余的色调剂颗粒，即，在分离记录介质P之后保留在光电导鼓1的圆周表面上的色调剂颗粒。然后，将光电导鼓1的圆周表面的清洁区域重复用于成像操作。
参考标号73代表一个可拆卸地(可更换地)安装在成像设备的主要组件中的处理盒。在本实施例中，四个处理装置，即光电导鼓1、充电辊2、显影装置4和清洁装置7整体地设置在一个卡盒中，构成了可拆卸地(可更换地)安装在成像设备的主要组件中的处理盒73。
图2是本实施例中的热定影装置6的放大的示意图。概括地讲，该热定影装置6包括一个具有一弹性层的定影辊10(可旋转构件)；一个加热构件20，它通过被压靠在定影辊10上而形成一个加热区H，而且插置一个耐热板19，该加热构件通过耐热板19升高定影辊10的圆周部分的温度；以及一个加压构件(支撑装置)，它通过保持压靠在定影辊10上而形成一个定影区(运送区)N。
顺便提以下，在本说明书中进行详细描述的本发明的所有实施例中，将用相同的参考标号表示功能相同的构件。
加热构件20包括一个加热器(加热构件)21，22；以及一个可牢固地保持加热器21，22的不导热的撑条/支座24。通过用撑条/支座24牢固地保持加热器21，22，将后者相对于定影辊10设置在预定的位置上，从而使插置有耐热板19的加热器21，22压靠在定影辊10的圆周表面上，形成加热区H。
1)定影辊10定影辊10包括以下构件一个由铝或铁形成的金属芯11，其圆周表面通过喷丸处理或类似处理方法而变粗糙；以及一个在金属芯11的粗糙的圆周表面上形成的弹性层12。弹性层12是一个用硅橡胶形成的固体橡胶层，一个用一种通过使硅橡胶发泡而生产出的泡沫材料形成、以便增大硅橡胶作为绝热材料的效果的海绵橡胶层，或者一个由下述材料形成的多孔层，即该材料可通过以下方法制备将中空的填充物颗粒分散在硅橡胶中，以便通过在硅橡胶即固体物质中分散气泡而增加硅橡胶作为绝热材料的效果。
定影辊10的热容量较大。因此，如果它的导热性大，则定影辊10通过其圆周表面接收的来自外部加热构件20的热量易于向其内部传递，由此难于使定影辊10的表面温度升高。于是，就定影辊10的启动时间而言，使用这种热容量和导热性尽可能小以及尽可能绝热的材料是有利的。
由固体硅橡胶制成的弹性层的导热性在0.25-0.29W/(m.k)的范围内，而由硅橡胶海绵或具有气泡的硅橡胶制成的弹性层的导热性在0.11-0.16W/(m.k)的范围内，该值是由固体硅橡胶制成的弹性层的导热性的一半。
在与热容量有关的相对密度(比重)方面，固体硅橡胶在大约为1.05-1.30的范围内，而硅橡胶海绵或具有气泡的硅橡胶大约在0.75-0.85的范围内。
因此，希望用导热性不超过0.15W/(m.k)而且相对密度不超过0.85的橡胶海绵或具有气泡的橡胶制成定影辊10的弹性层12。
另外，定影辊10的外直径越小，其热容量越小。但是，如果定影辊10的外直径过小，则非常难于使加热区H和定影区N足够的宽，以便令人满意地进行图像定影。因此，定影辊10的外直径应当处于适当的范围内。
如果弹性层12太薄，则会有过多的热量扩散到金属芯11中。因此，弹性层12的厚度必须处于适当的范围内。
在本实施例中，考虑到上述关系，将一个包括一由具有气泡的橡胶制成的4mm厚弹性层且外直径为20mm的定影辊用作定影辊10，它能够形成一个适当的加热区H，而且令人满意地是，热容量较低。
当将中空的填充物颗粒用于形成包含气泡的弹性层12时，可以使用如下所述的任意一种材料玻璃球、石英球、碳质球、酚醛树脂球、丙烯腈球、偏二氯乙烯树脂球、氧化铝球、氧化锆球、硅橡胶球，等等。
金属芯11可以和在对根据现有技术的典型定影辊的描述中提及的金属芯一样是中空的。
在上述的弹性层12上，释放层13由氟化树脂，例如全氟烷氧基树脂(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯树脂(FEP)等制成。弹性层12可以涂覆有GLS胶乳。释放层13既可以是一段由具有释放性能的物质形成并装配在弹性层12上的管子，也可以是一种具有释放性能并被刷涂在弹性层12上的物质的涂层。
另外，在定影区N的相对于定影辊10的转动方向的下游侧上设置一个例如热敏电阻、红外温度元件等的温度探测装置14，用于探测定影辊10的表面温度，并且根据温度探测装置14的输出控制加热构件20的加热器的生热电阻层22的能量供应，以便保持定影辊10的表面温度恒定地处于预定的水平。
2)加热构件20在本实施例中，加热构件20的加热器21，22被做成一块板，并且具有相对较小的热容量。更详细地说，加热构件20包括基底21和在基底21上形成的生热电阻层22。基底21被做成一块由例如铝、氮化铝等的不导电陶瓷，或者例如聚酰亚胺、PPS、液晶聚合物等的耐热树脂制成的板件。生热电阻层22由Ag/Pd(银/钯)、RuO2、Ta2N等制成，并且其厚度大约为10μm。它被做成一个沿基底21的纵向延伸的长而窄的矩形，宽度大约为1-5mm，而且利用网板印刷或类似方法将其涂覆在基底21上。
加热器21，22的在定影辊侧的表面可以被涂覆一个用于保护生热电阻层22的保护层，只要保护层不会不利地影响导热性即可。
另外，要求保护层要足够的薄，以便在实际上不会对导热性产生负作用，并对加热器22的表面性能产生积极的作用。可以考虑将以下氟化树脂用作保护层的材料全氟烷氧基树脂(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯树脂(ETFE)、聚三氟一氯乙烯树脂(CTEF)、聚偏二氟乙烯，等等。这些树脂可以单独涂覆，也可以混合在一起后涂覆。此外，可以考虑将包含石墨、金刚石状碳(DLC)、二硫化钼或类似物的干润滑剂以及玻璃用作保护层的材料。
当将是优异的导热体的氮化铝或类似物用作加热器21，22的基底21的材料时，可以使生热电阻层22相对于定影辊10形成于定影辊10的相对表面上。
用于保持加热器21，22的热绝缘撑条/支座24用耐热树脂，例如液晶聚合物，酚醛树脂，PPS，PEEK等制成。导热性越小，则由来自加热器21，22的热量升高定影辊10的圆周表面温度的效率越大。因此，弹性层12可以用包含中空的填充物颗粒(例如玻璃球、石英球等)的材料制成。
在加热器21，22的相对于定影辊10而言的相对侧，设有一个例如热敏电阻的温度探测装置23，用于探测陶瓷基底的温度，该温度根据由生热电阻层22产生的热而升高。该温度探测装置23用于控制加热器21，22的温度，并也用于观测异常的温度升高。
当将温度探测装置23用于控制定影辊10的表面温度时，通过根据由用于定影辊10的温度探测装置14和用于加热器21，22的温度探测装置23输出的信号而调整施加在生热电阻层22上的电压的负载比、频率等的方式来控制由加热器21，22产生的热量的大小，所述电压是通过一个未示出的设置在加热构件20的其中一个纵向端部的电极施加的。温度探测装置23的呈直流电形式的输出通过一个未示出的DC动力供应部分，DC电极和一个未示出的连接器传送给未示出的温度控制部分。
由一个未示出的加压装置保持包括上述元件的加热构件20压靠在定影辊10上，并且插置有耐热板19，从而使加热构件20的加热器侧压靠在定影辊10上，并且使耐热板19由加热构件20和定影辊10夹持，在加热器21，22和定影辊10之间形成加热区H。
3)耐热板19耐热板19由耐热的弹性树脂，例如聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、PEEK、RES、PPS、PFA、PTFE、FEP等制成。为了确保有效地将来自加热构件20的加热器21，22的热量传导到定影辊，使耐热板19的厚度不超过25μm。
为了改善耐热板19的导热性，可以将例如铝、氧化铝、AIN等的导热薄膜混入上面列出的用于耐热板19的材料中。
耐热板19的定影辊侧可以涂覆由例如PFA、PTFE、FEP等光滑物质形成的薄膜。为了降低加热构件20(加热器21，22)和耐热板19之间的接触热阻，最好使加热构件20和耐热板19之间的接触区的表面粗糙度尽可能地小。此外，为了防止定影辊10的表面加热不足，可以将耐高温的而且导热性能优异的润滑脂放在加热构件20和耐热板19之间，从而即使加热构件20和耐热板19之间的接触区的表面粗糙度稍微增加，仍可以有效地向定影辊10传导热量。
耐热板19被做成一个卷筒，并且装配在张力辊17上。它在加热构件20和定影辊10之间延伸，并由一个卷收辊18卷起。张力辊17和卷收辊18在执行打印动作时不旋转。因此，当使记录介质P运送通过定影区N时，耐热板19保持静止并与定影辊10接触。与结合加压构件30使用的薄膜33(弹性的环形构件)不同的是，耐热板19在执行打印操作时保持静止，而且保持处于由张力辊17和加热区H产生的张力的作用下。因此，为了确保耐热板19承受张力，要求耐热板19的厚度不小于5μm。换句话说，为了保证有效地将来自加热构件20的加热器21，22的热量传导给定影辊10，而且还保证耐热板19在拉伸强度方面是令人满意的，要求耐热板的厚度在5μm-25μm的范围内。
4)加压构件(支撑构件)30加压构件30具有下述结构。参考标号33代表一个圆柱形(环形)薄膜，该薄膜是耐热的。薄膜33的底层由耐热的而且绝热的树脂形成，例如聚酰亚胺-酰胺、PEEK、PES、PPS、PFA、PTFE、FEP，等等。考虑到强度等的要求，薄膜33的厚度应当不小于20μm，而且不大于150μm。基层可以被涂覆以耐热树脂，例如PFA、PTFE、FEP，硅树脂等，或者这些树脂的组合物，它们的释放性能十分优异。薄膜33(弹性的环形构件)的导热性小于定影辊(旋转构件)10的导热性。
参考标号31代表一个设置在薄膜33的环圈内的滑动构件。它是一块耐热毡、云母片或者陶瓷片；或者是一块由例如液晶聚合物、酚醛树脂、PPS、PEEK、聚酰亚胺、聚酰胺等耐热树脂形成的薄板。最好，滑动构件31是热绝缘的。滑动构件31的表面可以涂覆以玻璃、氟化树脂或类似材料，这减小了摩擦阻力。
参考标号32代表一个用于滑动构件31的绝热的垫片支撑物。它用耐热的、绝热的而且光滑的物质，例如液晶聚合物、酚醛树脂、PPS、PEEK等形成。
圆柱形薄膜33松散地套在绝热支座31上，而且由支座31保持滑动构件31。用一个未示出的加压装置保持绝热支座31压靠在定影辊10上，形成定影所必需的定影区N，同时薄膜33插置在滑动构件31和定影辊10之间。
在本实施例中，滑动构件31和绝热的加压支座32是分开的。但是为了降低成本，也可以将它们做成一个整体。当它们整体形成时，与滑动构件31相当的部分的表面可设有一个滑动层。
此外，为了减小摩擦阻力，在薄膜33和滑动构件31之间放置少量的例如润滑脂的润滑剂。要求这种润滑脂的导热性较低，从而减少通过薄膜33从定影辊10传导给滑动构件31和绝热的加压支座32的热量。
5)操作由一个未示出的驱动机构沿由箭头标出的顺时针方向可旋转地驱动定影辊10，该驱动机构将驱动力传递给金属芯11的其中一个纵向端部。当定影辊10被可旋转地驱动时，套装在加压构件30上的薄膜33在定影区N中受到旋转力的作用。结果，薄膜33沿由另一个箭头标示的顺时针方向绕绝热的加压支座31转动，在滑动构件31上滑动。
将电能供给加热构件20的加热器21，22的生热电阻层22，迅速地升高加热器的温度，同时由包括加热器温度探测装置23在内的温度控制系统控制供应给生热电阻层22的能量，从而在加热器的温度达到预定水平之后将该温度保持在预定的水平上。
结果，在加热区H中，通过耐热板19，由来自加热器21，22的热量加热转动的定影辊10的圆周部分。因此，转动的定影辊10的圆周部分的温度迅速升高，同时由温度探测装置14探测转动的定影辊10的表面温度，而且根据探测到的转动的定影辊10的表面温度控制供给加热器21，22的生热电阻层22的能量，从而在预定的水平上保持转动的定影辊10的圆周表面温度处于恒定。
在使定影辊10转动并且保持其圆周表面温度处于适合于图像定影的预定水平的同时，从转印区A侧，沿热定影设备6的一个耐热的入口导向件15将承载着未定影的色调剂图像的记录介质P引入在定影辊10和加压构件30之间形成的定影区N，并保持记录介质被定影区N夹持地将该记录介质运送通过定影区N。因此，利用由定影区N施加在记录介质P和未定影的色调剂图像上的热量和压力使记录介质P上的未定影的色调剂图像定影。由参考标号16表示的是热定影设备6的一个耐热的出口导向件。
6)耐热板在加热区H中的移动在利用具有如上所述的构造的成像设备执行打印操作的过程中，有极少量的偏移色调剂和纸灰粘附在热定影设备6的定影辊10上，随后转移到加热区H中的耐热板19上，而且在其上积聚。这样，随着打印的累积数的增加，耐热板19上的偏移色调剂和纸灰的数量变得相当多。下面将参照图3描述这个过程，图3是在加热构件20和加热器21，22之间形成的加热区H的放大图，该加热区中插置耐热板19，通过施加在加热构件20上的压力，保持加热构件与定影辊10的接触。微量的偏移色调剂在定影辊10的转动方向上暂时由加热区H的上游侧阻拦并且由于受热而熔化。因此，由于定影辊10的转动，少量的熔化的偏移色调剂逐渐穿过耐热板19和定影辊10之间的界面，移向加热区H的下游侧，然后聚集在耐热板19的由参考标号T表示的部分，即紧挨着加热区H的下游边缘的部分上。如果不去除在部分T上聚集的色调剂地继续打印操作，积聚的色调剂将最终返回到定影辊10的圆周表面上，然后被带到定影区N，在该区域中，色调剂会转移到记录介质P上并弄脏记录介质P。
因此，在本实施例中，以按照打印次数预先设定的间隔、由用户按照打印次数设定的间隔或者按照色调剂的消耗预先设定的间隔，或者在每次卡纸时，使耐热板19稍微滑动。当耐热板19稍微滑动时，使位于点T处或者紧靠耐热板19的下游边缘的沾染物，即熔化的偏移色调剂移向点T′，该点T′沿定影辊10的转动方向稍微离开加热区H的下游边缘。
参看图3，一旦耐热板19上的沾染物从点T移到点T′，沾染物就不能转移到定影辊10的圆周表面上，由此防止了引发问题；可防止沾染物弄脏定影区N中的记录介质P。通过转动张力辊17和卷收辊18，可实现耐热板19的略微滑动。卷收辊18卷起耐热板19，从而耐热板19的其上有沾染物或偏移的色调剂的表面面向内，由此极大地减小了耐热板19上的沾染物(偏移的色调剂)将会与耐热板19分离并污染定影设备和成像设备的内部的可能性。
7)评定按照以下方面对上述的热定影设备6进行评定
(1)定影辊10的圆周表面温度从正常温度25℃升高到200℃所花费的时间；以及(2)在下述条件下的定影性能，即，在由成像设备接收打印信号之后8秒钟，将载有未定影的色调剂图像的记录介质P引入定影区N。
在实验中，对五个由聚酰亚胺制成而且厚度不同的耐热板19进行测试。通过网板印刷将加热器21，22制成在由氧化铝形成的基底21上有3mm宽的生热电阻层22。将生热电阻层22放置成与耐热板19接触，而且在生热电阻层22上没有设置保护层或类似物。将供应给加热器21，22的生热电阻层22的电能固定在800W。将定影辊10的圆周速度设定为200mm/sec。在评定过程中，耐热板19不移动。
对于定影辊10，针对两种定影辊10进行实验一种是包括由铝制成的金属芯11和4mm厚的在金属芯11上形成的硅橡胶弹性层的固体橡胶型；一种是气泡填充橡胶型，它包括由铝制成的金属芯11和4mm厚的在金属芯11的圆周表面上形成的弹性层，该弹性层由硅橡胶制成而且其中分散有中空的填充物颗粒。每种定影辊10都覆盖有作为表面层的PFA管13。
为了进行比较，也针对在加热区H中没有位于加热构件20和定影辊10之间的耐热板19的定影设备进行了有关方面(1)或启动时间的实验。
实验结果如表1所示，其中G代表性能优异；F代表性能尚好；NG代表不能容许的性能。表1(1)固体橡胶型比较例例1例2例3例4例5板厚(μm)0 5 10 25 30 40升温时间 6.2 6.46.99.09.912.4(sec)定影性能 G G F NG NG NG(2)多孔橡胶型比较例例1例2例3例4例5板厚(μm)0 5 10 25 30 40升温时间 4.0 4.24.55.66.37.9(sec)定影性能 G G G G F NGG良好，F一般；NG不好从表1中可以明显地看到关于定影辊10的圆周表面的升温速度和定影性能方面，具有由绝热性能优异的气泡填充橡胶制成的弹性层12的定影辊优越于具有由固体橡胶制成的弹性层12的定影辊。
关于放置于定影辊10和加热构件20之间的耐热板19的厚度的容许范围，气泡填充橡胶型定影辊大于固体橡胶型定影辊。
即使对于气泡填充橡胶型定影辊10，耐热板19的容许厚度不超过30μm，最好不超过25μm。特别是，在耐热板19的厚度过大的情况下，一旦定影辊10的圆周表面温度在定影区N中下降，它将不能由加热构件20升回到可以进行满意的定影操作的水平。结果，在继续进行成像操作时，定影性能逐渐下降。
如从对比实验的结果中显而易见的那样，不具有位于加热构件20和定影辊10之间的耐热板19的热加热设备在定影辊的圆周表面温度的升高速度以及定影性能方面是优异的。但是，在使用裁剪纸(cut papers)连续产生10000份打印件之后，也就是在连续定影10000个色调剂图像之后，已经收集在加热器上的色调剂颗粒开始被排出到记录介质P上，弄脏记录介质P。
比较而言，对于具有位于加热构件20和定影辊10之间的耐热板19的热定影设备，只要使耐热板19在每形成8000份打印件时发生滑动，即使在形成了不少于30000份的打印件之后，也可以在不弄脏记录介质P的同时热定影未定影的色调剂图像。
当将导热的润滑脂放在加热构件20和耐热板19之间的接触区中时，定影辊10的圆周表面温度的升高速度提高，增强了定影性能。
如上所述，在本实施例中，热定影设备设有具有弹性层12的定影辊10；被做成板件并且热容量小的加热构件(加热器)，它用于在加热区H中通过耐热板19从外部加热定影辊10的圆周表面；以及加压构件(支撑装置)30，它保持压靠在定影辊10上以形成定影区N，并且在载有未定影的色调剂图像的记录介质P被传送通过定影区N时，保持由定影辊10和加压构件30夹持，将记录介质P上的未定影的色调剂图像定影在记录介质P上。因此，对于本实施例中的热定影设备，其升高定影辊的圆周表面温度所需的时间较短，而且定影性能优异。另外，通过每当打印件达到预定数目时便滑动位于上述的板状加热构件和定影辊之间的薄耐热板19，去除积聚在加热区H附近的例如色调剂颗粒、纸灰等的沾染物。因此，防止聚集在加热区附近的色调剂颗粒通过定影辊10而出现在记录介质P上。
此外，通过将耐热板19做得较薄(5μm-25μm)，可提高从加热构件20向定影辊10传导热量的效率。因此，在待机期间无需供应电能；等候时间和快速打印时间较短；非常容易均匀地定影网点阶调图像或类似物，或者不太容易使其表面网纹粗糙。换句话说，根据本实施例，可以提供一种能够获得高图像质量的热定影设备。
在本实施例中，每进行预定数量的打印，便滑动位于加热构件20和定影辊10之间的耐热板19，以便防止耐热板19上的沾染物转移到记录介质P上。市场上提供了各种各样的记录媒介，而且热定影设备在偏移方面的性能受记录介质性能的影响。因此，即使采用本实施例中的热定影设备，也可以由使用成像设备的人决定何时耐热板19开始变得非常脏。这样，有可能由用户自由地设定使耐热板19滑动的时间间隔，或者使用成像设备的控制面板输入用于在记录介质上的沾染物变得明显时滑动耐热板19的指令。
此外，耐热板19可以根据通过计算在成像设备中的光电导鼓1上形成的图像的像素而预测的被消耗的色调剂总量滑动，或者可以在耐热板19极可能已经过分地脏时，例如在记录介质卡在成像设备中后立即滑动。换句话说，用于滑动耐热板19的时机是任选的。
此外，在本实施例中，在热定影的过程中，使位于定影辊10和加热构件20之间的耐热板19保持静止，而且定影辊10的圆周表面在静止的耐热板19上滑动。但是，可以将热定影设备如此构造使耐热板19以与定影辊10的圆周速度相比极慢的速度，例如以每1000张A4大小的裁剪纸移动1mm的速度，沿定影辊10的转动方向滑动。这种结构布置也可以产生如上所述的效果。
另外，如果成像设备的成像部分采用了一种如下所述的处理盒系统，即该系统包括可在其内的色调剂用光时进行更换的显影装置；包含色调剂的处理盒；等等，(系统可以和本实施例中的处理盒73一样地包括光电导鼓1、充电装置2等)，则可以将其构造成每当更换其中的处理盒时，使位于定影辊10和加热构件20之间的耐热板19滑动。采用这种系统，每当色调剂消耗的总量达到一个大约固定的数量时，使耐热板19滑动，从而耐热板19的未被弄脏的部分移入定影辊10和加热构件20之间的界面，不会被用户注意到。而且，无须上述的复杂的结构布置；成像设备的结构更加简单。
下面，将参看图4(a)和4(b)描述该系统。在图4中，参考标号73代表一个可更换的处理盒，它包括一个显影装置，色调剂，一个光电导鼓，一个充电装置，等等；或者代表一个覆盖成像设备的处理盒入口的盖子，通过这个盖子，将一个处理盒可拆卸地安装在成像设备中。参考标号74代表一个突起，它在安装处理盒73时或者在关闭盖子73时沿着由箭头表示的方向移动。参考标号78代表一个轴，它穿过一个定轴承77并因此由该轴承77支撑，从而允许该轴沿图中的水平方向移动。参考标号75代表一个固定在轴78一端的挡板部分，用以挡住突起74。当突起74沿箭头方向移动时，挡板部分75受突起74的压迫。结果，使牢固地与挡板部分75相连的轴78向图中的左侧移动。
由参考标号76表示的是一个设置在轴承77和挡板部分75之间的弹簧。当挡板部分75向图中的左侧移动时，在弹簧76中产生预定量的扩张压力。
由参考标号79表示的是一个三角形突起，它在与挡板部分75相对的一侧固定在轴78的端部上，而且它是轴78的整体成形的一部分。它通过轴78的在图中的向左运动而在图中移向左侧。
参考标号81代表一个可以沿箭头所示方向摆动的轴，轴81的一端设有一个三角形突起，轴81的另一端固定在轴82上。可摆动的轴81由一端固定在其支架上的弹簧84自上方悬挂下来。轴81的向上移动由一个固定板85调节。轴82设有一个单向离合器83，它在轴82转动时只沿一个方向，即由箭头表示的方向传递转动力。单向离合器83可以是如图2所示的本实施例中的卷收辊18的一部分，或者是一个可通过一个驱动力传递构件转动卷收辊18的离合器。
通过具有上述的结构布置，当三角形突起79移到图中的左侧时，它与位于可摆动轴81的端部的三角形突起80接触。当三角形突起79进一步移动时，使轴81在图中向下移动，沿箭头方向转动单向离合器82。当突起79再进一步地移动时，它开始脱离突起80，允许可摆动轴81在弹簧84的弹力的作用下向上移动，直到其移动由固定板85阻止。在从成像设备中拆除处理盒73时，由在定轴承77和挡板部分75之间保持受压缩的弹簧76的反作用力使挡板部分75在图中向右移动。结果，使轴78及其突起79在图中向右移动，与三角形突起80形成接触并使其向下移动，同时使单向离合器转动预定的角度。
换句话说，通过提供上述的结构布置，可打开或关闭成像设备的处理盒入口盖，以便用一个满的处理盒(充满色调剂)更换排空的处理盒(用光了色调剂)，或者在将处理盒73插入或取出成像设备时，使单向离合器83转动预定的角度。单向离合器的这个转动使图2中所示的卷收辊18转动了预定的角度，而卷收辊18的这一转动使耐热板19滑动了预定的距离，而且不会被用户注意到。换句话说，当处理盒用光了色调剂时，也就是当色调剂消耗的总量达到固定量时，用一个新的处理盒更换旧处理盒，使在本实施例中位于定影辊和加热构件之间的耐热板19滑动预定的距离；采用更简单的结构布置就可以使耐热板19滑动。
在上述结构中，使单向离合器83转动了预定的角度，以滑动耐热板19。但是，用于滑动耐热板19的装置是任选的。例如，该装置可以是一种与上述结构不同的机械装置，电子装置等。下面将描述本发明的第二实施例。在该实施例中，成像设备的结构与第一实施例相同。因此，为避免重复相同的描述内容，不再对相同结构进行描述。
在该实施例中，将加热构件在定影辊侧上做成弧形，从而加热构件在形状上与定影辊相一致，而且其中设置有耐热板。因此，将热量更有效地从加热构件传递给定影辊。
在本实施例中，热定影设备及其加热器的结构细节在图5和6中示出。定影辊(可旋转构件)10和加压构件(支撑装置)30的结构与第一实施例相同。因此，为避免重复，对此不再进行描述。加热构件20的加热器的结构如下。也就是，参考标号25代表加热器的基底，它由例如铝、氮化铝等的陶瓷，或者例如聚酰亚胺、PPS、液晶聚合物等的耐热树脂制成；参考标号22代表一个在加热器基底25上形成的生热电阻层，它和在第一实施例中的情况一样，沿基底25的纵向延伸。
为了使生热电阻层22和一个例如是热敏电阻的温度探测元件23电绝缘，将它们涂覆以一层由玻璃或类似物形成的保护层26。从热效率的观点看，希望该保护层26在导热性方面低于基底25，因为当保护层的导热性比基底25低时，传导给定影辊的热量将大于在相反情况下传导给定影辊的热量。
参看图6，至少在定影辊10的与耐热板19接触的一侧，将用于加热器25，22，26的基底25做成弧形，从而加热器25，22，26的轮廓与定影辊10的轮廓一致，并且其间设置耐热板19。但是，作为这种结构布置的替代方案，可以设置一个弹性加热器，从而其轮廓与定影辊10的轮廓一致。
此外，可以如图7所示的那样设置多个加热器，从而通过耐热板19均匀地加热定影辊10的圆周表面。
通过提供上述的结构布置，在其中使加热器25，22，26压靠在定影辊10的圆周表面上而且其间设置耐热板19的加热区H的表面面积被增大，从而允许在加热区H中传送更大量的热。因此，使定影辊的圆周表面被更快地加热，减少了电能的消耗。换句话说，本发明的这个实施例使得有可能提供一种能量效率高的热定影设备。
此外，根据这一实施例，使加热器25，22，26具有这样的形状，即其轮廓形状与定影辊10的轮廓一致，由此减小了加热构件20和定影辊10之间的接触压力。因此，有可能减少用于可旋转地驱动定影辊10所需的转矩量。
另外，根据该实施例，可以减少在耐热板19的位于张力辊17和加热构件20之间的部分上产生的张力，由此使得不太容易出现可归因于耐热辊19的张力的断裂问题，例如耐热板19不能承受张力而破裂的问题，而且还使得有可能减少定影辊10的圆周表面的损坏。因此，可以提供一种比根据现有技术的热定影设备更耐用的热定影设备。
为了证实上述的效果，在转动定影辊所需的转矩量、定影辊的耐用性和定影性能方面对一组其中使加热器笔直的位于定影辊侧上的热定影设备(比较例)和另一组热定影设备(实施例)进行测量。
在用于评定的所有加热器中，基底宽度是10mm，加热器和定影辊之间的接触压力在4kgf-10kgf的范围内变化，以改变加热区H的宽度。
在表2中示出了结果。代表定影性能评定的符号与第一实施例中的符号相同。按照下述方面对耐用性进行评定，即在开始出现归因于定影辊的圆周表面变劣(粗糙化)的图像缺陷之前同时使用裁剪纸连续地形成打印件的情况下形成的打印件的数量(以10000为单位)。
表2压力区域宽度 驱动转矩 耐用性 定影性能(kgf) (mm)比较例14 4.9 3.5≥80NG比较例26 6.0 4.270 NG比较例38 7.2 5.057 F比较例4108.0 5.935 G实施例14 10 3.7≥80G实施例26 10 4.568 G实施例38 10 5.355 G实施例410 106.430 GG良好；F一般；NG不好。
从上面给出的结果中显然可以发现以下几点。当保持接触压力恒定时，根据该实施例的热定影设备在驱动定影辊所需的转矩量方面大于那种将加热器的面对定影辊的表面做成是直的的热定影设备。另外，前者的耐用性比后者要差。可以想到，这是由于前者的加热区H较宽的缘故。与之相反，在定影性能方面，将加热构件20在定影辊侧上做成弧形的前者优于后者，即使当接触压力较小时也是如此。在表中，比较例4和本发明的实施例1在定影性能方面是相等的。通过比较可以明显地发现，根据本发明的实施例的热定影设备在转矩和耐用性方面均优于根据比较例的热定影设备。
如上所述，在本实施例中，通过使加热构件在定影辊侧成弧形，使得加热区H比现有技术中的宽，从而加热构件的轮廓与定影辊的轮廓一致，并且其间设置耐热板，或者围绕定影辊设置多个加热器。因此，更有效地将热量传递给定影辊的圆周表面；它需要较小的转矩驱动定影辊；在耐热板中产生的张力较小；而且对定影辊的圆周表面造成的损坏较小。换句话说，根据本实施例，可以提供一种比根据现有技术的热定影设备更耐用的热定影设备。
在表2中，压力和驱动转矩分别以单位[kgf]和[kgf.cm]表示，它们不属于国际单位系统。下面给出分别以属于国际单位系统的单位[N]和[N.cm]表示的压力和驱动转矩4kgf＝39.2N；6kgf＝58.8N；8kgf＝78.4N；10kgf＝98.0N；3.5kgf.cm＝34.3N.cm；4.2kgf.cm＝41.2N.cm；5.0kgf.cm＝49.0N.cm；5.9kgf.cm＝57.8N.cm；3.7kgf.cm＝36.3N.cm；4.5kgf.cm＝44.1N.cm；5.3kgf.cm＝51.9N.cm；以及6.4kgf.cm＝62.7N.cm。下面将描述本发明的第三实施例。根据该实施例的成像设备的总体结构与根据图1中所示的第一实施例的成像设备相同。因此，为避免重复，不再对其进行描述。
该实施例的特点在于，在定影辊与之相压靠以在其间形成定影区的加压装置中，至少在按照记录介质运送方向的上游侧，将用于引导可转动的薄膜的滑动构件做成弧形，以便使薄膜通路的形状与定影辊的圆周表面一致。
在图8(a)和8(b)中示出了根据该实施例的热定影设备的结构以及加压构件的滑动构件的构造细节。在图中，在定影区N中且至少在沿记录介质运送方向的上游侧34a上，将固定在绝热的加压支座32上的绝热滑动构件34做成弧形；在定影区N中，至少将滑动构件34的上游侧34a的形状做成与定影辊一致。将滑动构件34的下游侧34b做成是直的，以便防止记录介质在其被排出时或多或少地朝定影辊卷曲。
换句话说，根据本实施例，即使施加在定影辊10上的压力较小，也可以将用于从定影辊10向记录介质P供应热量的定影区N做得足够宽，以便令人满意地将热量从定影辊10传递到记录介质P。因此，可以在提供满意的定影性能的同时减少驱动定影辊10所需的转矩。另外，由于施加在定影辊10上的压力较小，所以有可能使定影辊10更耐用。
为了证实该实施例的上述效果，在转矩、定影性能和记录介质P的卷曲方面评定根据本发明第二和第三实施例的热定影设备。
在这些实验中，滑动构件34的笔直部分34b和弧形部分34a的宽度总和为10mm，弧形部分34a的在定影区N中的部分的宽度在0mm-10mm的范围内变化。作用在评定对象上的压力为8kgf(78.4N)和12kgf(117.6N)。
在表3中给出了评定结果。关于卷曲，G意味着卷曲不超过10mm；F意味着卷曲不超过20mm；而NG意味着卷曲不少于20mm。用于评定其它因素的符号和第二实施例中的相同。
表3(1)压力＝8kgf弯曲长度区域宽度驱动转矩定影性能弯曲(mm)(mm)0 6.5 2.9 NG G2 7.0 3.0 F G4 7.6 3.1 G G6 8.3 3.2 G G8 9.1 3.3 G F10 103.4 G NG(2)压力＝12kgf弯曲长度区域宽度驱动转矩定影性能弯曲(mm)(mm)0 7.0 3.7 F G2 7.4 3.8 G G4 7.9 4.0 G G6 8.5 4.1 G F8 9.2 4.3 G NG10 104.5 G NGG良好；F一般；NG不好。
从上述结果中可以显而易见，将加压构件30的光滑部分做成弧形增加了传导给记录介质P的热量，从而改善了定影性能。但是，热量的增加不很显著，因为在定影区N中不产生热。然而，可以减小施加在定影辊上的压力。因此，可以减小用于驱动定影辊的转矩，而转矩的减小又增加了定影辊的耐用性。
如上所述，根据本实施例，将加压构件30的薄膜33可在其上滑动的滑动构件34至少在沿记录介质运送方向的上游侧34a做成弧形，以便使薄膜33的通道与定影辊10的轮廓形状一致。因此，根据本实施例的热定影设备所必需的、用以形成一个其宽度足以实现令人满意的图像定影的定影区的接触压力不必和根据现有技术的热定影设备一样大。另外，可以改进定影性能，减小用于驱动定影辊的转矩，并增加定影辊的耐用性。
在表3中，压力和驱动转矩分别以不属于国际单位系统的单位[kgf]和[kgf.cm]表示。下面给出分别以属于国际单位系统的单位[N]和[N.cm]表示的压力和驱动转矩2.9kgf＝28.4N；3.0kgf＝29.4N；3.1kgf＝30.4N；3.2kgf＝31.4N；3.3kgf.cm＝32.3N.cm；3.7kgf.cm＝36.3N.cm；3.8kgf.cm＝37.2N.cm；4.0kgf.cm＝39.2N.cm；4.1kgf.cm＝40.2N.cm；4.3kgf.cm＝42.1N.cm；以及4.5kgf.cm＝44.1N.cm。下面将描述本发明的第四个实施例。根据该实施例的成像设备和热定影设备的总体结构与如图1和2所示的第一实施例的成像设备和热定影设备相同。因此，为避免重复，不再对其进行描述。
该实施例的特点在于，位于加热构件20和定影辊10之间的耐热板19通过增加其侧边厚度的方式或者通过为其侧边增加加强构件的方式得到增强，由此能够使耐热板19更好地承受在耐热板19的位于张力辊17和加热构件20之间的部分中产生的张力，以便防止例如使耐热板19破裂的麻烦问题。
图9(a)是根据该实施例的热定影设备的纵向剖视图。参看附图，定影辊10的金属芯11的一端设有一个齿轮71，定影辊10通过该齿轮被可旋转地驱动。和第一实施例中一样地设置于定影辊10的释放层13和加热构件的加热器21，22的生热电阻层22之间的耐热板19在部分19a上，即紧挨着侧边并且在记录介质运送通路外侧，最好在定影辊10的弹性层的范围外侧的部分上被加厚。为了有效地将在加热器21，22中产生的热量传送给定影辊10，不仅希望减小位于定影辊10和加热构件20之间的耐热板19的厚度，而且还在用于耐热板19的材料中分散例如BN、铝粉、氧化铝粉、氮化铝粉等的热传导增强填充剂。但是，用这种材料制成的较薄的耐热板的抗破裂性较差，非常容易在受到张力时破裂。尤其是，如果其侧边具有例如毛边、台阶状部分等的缺陷，耐热板19容易在缺陷处破裂；容易从缺陷处形成裂纹。因此，为了使耐热板19能更好地抵抗在耐热板19的位于张力辊17和加热构件20之间的部分中产生的张力，特别是沿着被认为原本就薄弱的侧边将耐热板19加厚。因此，有可能提供一种能够承受更大的张力的更结实的耐热板19。
此外，参看图9(b)，作为用于增强薄耐热板19的方法，可以将用与耐热板19相同的材料或与之不同的材料制成的加强构件72沿侧边粘接或焊接在薄耐热板19上。
下面描述本发明的第五至第八实施例，其中省略了上述第一至第四实施例所采用的耐热板19，以便提高可旋转构件(定影辊)的圆周表面被加热的效率。在第五至第八实施例中的定影辊(可旋转构件)、加热装置20和支撑装置30与第一实施例中的相同。因此，不再对其进行说明。图13示出了根据本发明第五实施例的图像加热设备的结构。该图像加热设备与根据第一实施例的图像加热设备的不同之处在于，在定影辊和加热构件之间没有设置耐热板。
在这种结构中，通过定影辊10的金属芯11的一端，定影辊10沿箭头所示的方向由从一个未示出的机械动力源传递给定影辊10的驱动力可旋转地驱动。在传递驱动力时，通过定影辊10的转动使薄膜33沿由另一个箭头表示的方向围绕撑条/支座32转动。将记录介质P在必须时送入成像设备，并随着一个耐热的定影设备入口导向件15将其运送到由定影辊10和加压构件30形成的定影区N中。在从定影区N中排出后，记录介质P在受到一个耐热的定影设备出口导向件16的引导的同时由排纸辊17和排纸辊18排入一个未示出的接纸盘中。
在用于将定影辊10的圆周表面温度从正常温度25℃升高到200℃所需花费的时间方面比较上述的热定影设备和按照现有技术构造的热定影设备。比较结果在表4中给出，其中(1)代表按照该实施例构造的热定影设备；(2)代表如图10所示的其中将卤素灯布置在定影辊的中空部分中的热定影设备；(3)代表采用一个包括一金属管、一放置在金属管的内表面上的电绝缘层和一放置在电绝缘层上的生热电阻层的加热辊的热定影设备；以及(4)代表在定影辊和加热装置方面与图13所示热定影设备相同的热定影设备，但是它与图13所示设备的不同之处在于，这种设备采用了一个具有一硅橡胶层的弹性辊作为支撑装置。
在用于将定影辊10的圆周表面温度从正常温度25℃升高到200℃所需花费的时间方面比较这四种热定影设备。供应给其加热器的电能量均是1000W。在这些热定影设备的定影辊10的转数方面对它们进行调整，从而使记录介质通过的速度(处理速度)变成250mm/sec。
表4结构 达到200℃所需的时间(sec)(1)实施例 7.0(2)加热辊(卤素灯) 34.0(3)加热辊(电阻器) 20.0(4)弹性加压辊 15.0从表4中可以明显地看出以下几点根据该实施例构造的热定影设备的启动时间更短，因此能量消耗更小。其中的加热辊整体被加热的热定影设备(2)和(3)的启动时间较长。这被认为是由于以下原因。在热定影设备(2)和(3)的系统的情况下，大量的生成的热辐射到周围，使得系统传给加热区中的记录介质的热量较小。另外，在采用例如一个热容量较大的弹性辊的构件作为加压装置的设备的情况下，来自定影辊的热聚集在加压构件中，因此与按照如图13所示的该实施例构造的设备相比，启动时间较长。再有，这些设备在启动时间方面均优越于根据现有技术的设备。
在热效率方面的差异影响在使记录介质通过定影区N的同时以及记录介质在连续打印操作中的间隔期间必须如何控制电能供应。换句话说，在记录介质经过定影区N时，定影辊10的圆周表面温度降低。因此，必须在记录介质的每次通过之后升高定影辊10的圆周表面温度。为此，例如根据该实施例的热效率高的结构的优点在于，可以以较少量的电能供应将定影辊的降低的圆周表面温度升高到定影温度。
另外，根据这一实施例的结构不仅在处理速度方面十分优异，而且在图像质量方面也相当优异。如图12所示，采用一种薄膜加热方法的热定影设备的优越之处在于，它的启动时间较短而且电能消耗较少，实际上显示出相同的性能。但是，薄膜加热型热定影装置，特别是其中的定影薄膜通过加压辊的转动而移动的热定影装置遇到了以下问题，即，在其操作速度增加时，图像质量易于变差。这是由于以下原因当其操作速度增加时，定影薄膜通过加压辊的转动而移动的速度有降低到压力辊的圆周速度之下的趋势；而且定影薄膜的表面比具有弹性层的定影辊的表面硬，使得定影薄膜在与色调剂和记录介质一致方面劣于定影辊，因此，从定影薄膜到色调剂和记录介质的热传递不如从具有弹性层的定影辊到色调剂和记录介质的热传递那么好。以下是根据该实施例(图13)构造的热定影设备和采用一种薄膜加热定影方法(图12)的热定影设备有关当两组热定影的处理速度增加到同样的高速时出现的图像质量上的变化方面的比较结果。将处理速度设定在250mm/sec，而且如此地控制加热器温度，即，将定影辊的圆周表面温度或定影薄膜73的表面温度保持在190℃-220℃的范围内。如图14所示，测试图像是一个用细线条画出的网格图案。在定影网格图案图像之后，在施加预定量的压力的同时，用silbon纸或类似物摩擦图像。然后，用目测评定网格图案的细线条的状况，以确定细线条的不褪色性(定影性能)。表5中给出了结果，其中G意味着细线条一点儿都没被擦去；F意味着细线条在少数区域上被擦去；而NG意味着细线条在大量区域上均被擦去。
表5定影辊/薄膜的表面温度实施例 薄膜加热型190℃F NGG良好；F一般；NG不好。
从表5给出的结果中可以明显地看出，根据该实施例的热定影设备在定影设备的定影性能方面足够好，可以被用作用于一种单位时间内的处理能力高的打印机的定影设备。
此外，在该实施例中，设置有一个用于形成定影区(运送区)N的光滑板。但是，光滑板的设置不是强制性的。例如，出于以下原因可以设置一个类似于加热区2 1的扁平陶瓷加热器以替代光滑板当将厚硬纸板、糙面纸即表面纹理粗糙的纸等用作记录介质时，记录介质从定影辊接收到的热量不足以加热记录介质的背面以及正面，使得定影可能是不令人满意的。因此，在这种情况下，最好设置一个扁平的陶瓷加热器以替代光滑板，从而不仅从正面而且还从背面向记录介质供热，以便保证获得满意的定影性能。
如上所述，在该实施例中，弹性辊由扁平加热器从外部加热，光滑板被用作一个与弹性辊配合以形成定影区的支撑装置，而且其间设置非常绝热的薄膜。通过提供这种结构布置，可以提供一种启动时间更短、能量消耗较小而且还能够在高速打印操作中同样具有令人满意的性能的热定影设备。下面对本发明的第六个实施例进行说明。图15示出了根据该实施例的热定影设备。在图15中，作为加热构件的加热器24包括由例如铝、氮化铝等陶瓷模制而成的基底，将其形状做成使其在定影辊侧的轮廓与定影辊10的圆周表面的轮廓一致；以及一个生热电阻层，其材料是Ag/Pd(银/钯)，RuO2，Ta2N，或类似材料，而且利用网板印刷或类似方法将其涂覆在基底上。由于采用的是网板印刷，最好将生热电阻层涂覆在基底背面的平面区域上，而不是涂覆在弧形的朝内表面上。除上述部件之外，绝热撑条/支座22等与第五实施例中的相应结构相同。因此，这里就不再对其进行说明。
在该实施例中，可以通过如上所述地在面朝定影辊10的一侧上将加热器基底做成弧形的方式减小加热器和定影辊10之间的接触压力。为了形成加热区H，必须在定影辊10上施加预定量的载荷，该施加的载荷在定影辊被可旋转地驱动的同时增加了加热器21和定影辊10之间的摩擦阻力。因此，当采用例如第四实施例中的加热器21的扁平加热器时，加热器21和定影辊10之间的摩擦阻力大于采用本实施例中的加热器21时的摩擦阻力。换句话说，在采用本实施例中的加热器21时，必须只施加很小量的压力来形成加热区H，使得与第五实施例相比，可以减小用于驱动定影辊10的转矩。下面的表6示出了本实施例和第五实施例之间在驱动定影辊10所必需的转矩上的差别。
表6加热器形状 定影辊驱动转矩扁平(实施例5)5.0kg.cm弯曲(本实施例) 2.3kg.cm从表6中显而易见，该实施例在用于驱动定影辊所必需的转矩上小于第五实施例。
关于加热器24的弯曲，对减小用于驱动定影辊10的转矩有效的加热器24的曲率半径范围如下。如果定影辊10的圆周表面的曲率半径R小于加热器24的弧形部分的曲率半径r，则难于形成一个适当的加热区H。因此，希望半径r等于或大于半径R。相反，如果半径r过大，则驱动定影辊所必需的转矩与采用扁平加热器时没有明显的不同。在该实施例中，定影辊10的曲率半径R为10mm，而用于比较的加热器24的曲率半径r也是10mm。根据一个为了研究半径R和半径r之间关系的作用而在保持加热区H的宽度恒定的同时逐渐增加半径r的实验，使用弧形加热器24时和使用扁平加热器时驱动定影辊10所必需的转矩在半径r的值为50mm时实际上变得相同。因此，加热器24的曲率半径r的适当范围是R≤r＜5R。
当采用例如第四实施例中所述的扁平加热器时，只有用于增加供应给定影辊的热量的方法可以通过增加作用在定影辊上的压力的方式来加宽加热区H。这导致用于驱动定影辊所必须的转矩的增加。与之相比，当采用一个弧形加热器，例如采用如本实施例那样将其做成弧形从而加热器的轮廓与定影辊10的圆周表面轮廓一致的加热器时，无需为了加宽定影区H而增加作用在定影辊上的压力。下面对本发明的第七实施例进行说明。该实施例中的热定影设备的结构在图16中示出。在图16中，该实施例与第五和第六实施例的区别在于，在该实施例中，将用于控制加热器21的温度的温度探测元件25设置成与定影辊10的圆周表面接触或在实质上接触。为了防止定影辊的释放层13或表面层被温度探测元件25摩擦磨损，要求温度探测元件25是非接触型的。但是，当不关心摩擦磨损时，温度探测元件25可以是接触型的。为了更好地利用温度探测元件25的响应，要求将温度探测元件25按定影辊10的转动方向放置在加热器21的上游侧上，尤其是放在定影区N和加热器21之间。当与第四实施例中一样使温度探测元件与加热器接触时，在定影辊的温度下降部分到达加热器的位置之后，由记录介质的通过导致的定影辊10的表面温度的下降由温度探测元件23探测。因此，在定影辊的温度下降由温度探测元件23探测之前，经过了定影辊的温度下降部分到达加热器的位置所需花费的时间和温度下降通过加热器基底影响温度探测元件23所花费的时间。换句话说，特别是在加热器21的基底较厚时，或者在由加热器21产生的热量大时，经过了相当大量的时间来探测定影辊的圆周表面温度的下降。这种在温度探测上的延迟对于定影区N的温度控制而言是不理想的，而且在试图增加热定影设备的处理速度时变成一个严重的问题。通过根据事先进行的实验所获得的数据估计温度下降量，可以控制电能供应量。但是，温度的下降受记录介质性能和使用成像设备的环境的温度等因素的影响。因此，基于估计而精确地控制定影区温度是十分复杂的事情。比较而言，如本实施例那样，在将温度探测元件25按定影辊10的转动方向设置在加热器21的上游侧上，尤其是位于定影区N和加热器21之间的情况下，可以立即探测到定影区N中的温度下降。换句话说，通过根据由本实施例中的温度探测元件25探测的温度下降量来调整供应给加热器的电量，可以容易而且精确地控制加热器的温度，从而保持定影区N的温度处于适当的范围内。
为了更具体地进行描述，假定在记录介质P即将进入定影区N之前，即在处于待机状态期间的端点，由温度探测元件25探测的定影辊10的表面温度是T1℃，而在记录介质进入定影区N时定影辊10的表面温度下降了ΔT℃，通过向加热器21提供用于补偿温度下降ΔT℃所必须的大小由实验估算的热量，可以将定影辊10的表面温度升回T1℃。在该实施例中，通过向加热器供应其大小等于ΔTxA瓦的电能，可调整定影辊的表面温度。
此外，在该实施例中，将温度探测元件只放置在定影辊的表面上或者紧挨着该表面。但是，通过将温度探测元件放置在加热器21和定影辊两者的表面上或者紧挨着该表面，可以更精确地控制热定影设备。下面对本发明的第八个实施例进行说明。参看图17，参考标号70代表一个用于在定影辊10上涂油的涂油辊。另外，该实施例中的热定影设备的结构与第五实施例中的相同。因此，在这里不再进行描述。将该实施例中的热定影设备如此构造通过一个未示出的供油装置将油供应到涂油辊70的表面。用于涂油辊70的材料可以是例如毛毡的带状织物，从而可以使涂油辊70浸透油；或者该材料可以是例如硅橡胶的弹性物质，从而可以在必要时向涂油辊70的表面供油。涂油辊70是一个用于将定影辊的圆周表面均匀地涂油的机构的一部分，而且通过定影辊10的转动沿箭头所示的方向转动。给定影辊的圆周表面涂油是由于以下原因。第一是因为通过给定影辊的圆周表面涂油来减小加热器21和定影辊10之间的摩擦阻力。如果不给定影辊涂油，用于驱动定影辊10所必需的转矩大约是5.0kgf.cm。另外，定影辊10的使用期限不会和涂油的定影辊一样长。例如，在大约10000张记录介质通过定影区之后，定影辊10的释放层13或者表面层变得与定影辊10的主要结构分离，或者弹性层12破损。相反，由于定影辊10上涂有油，用于驱动定影辊10所必需的转矩量减小到大约为3.0kgf.cm。此外，定影辊10的使用时间更长；即使在大约20000张记录介质通过定影区时，它也不会破损。第二个原因是为了减少粘附在定影辊10上的偏移色调剂的量；给定影辊10涂油是一种可利用一种热定影设备，特别是如该实施例中所述的定影设备将记录介质上的未定影的彩色色调剂图像定影在记录介质上且不会引起色调剂偏移的有效手段。在没有设置涂油辊的情况下，例如偏移的色调剂等的沾染物在加热器21的相对定影辊10的转动方向而言处于上游侧的边缘附近聚集在加热器21上。但是，如果设置涂油辊70，不仅粘附在定影辊10上的偏移色调剂的量减少了，而且可以由涂油辊70除去保留在定影辊上的例如偏移色调剂的沾染物。
但是，当定影辊10的圆周表面上的油量超过一定值时，滑动的薄膜33和定影辊10之间的摩擦会太小，以致定影辊10的转动不能转动薄膜。因此，必须将涂覆在定影辊10的圆周表面上的油量保持在预定值。1)在加热构件20所设置的加热器方面，本发明的应用不局限于例如前述实施例中所述的热定影设备，其加热器主要包括一个由陶瓷或类似物形成的基底和一个生热电阻层。例如，本发明也可被应用于一种采用一个基于电磁感应的生热元件或类似物作为用于加热元件的加热器的热定影设备。
2)在加压构件30方面，本发明的应用不必局限于一种包括这样一个加压构件的热定影设备，即该加压构件采用一个例如上述实施例中所述的可转动薄膜。例如，本发明也可被应用于包括一个作为加压构件的弹性辊或类似物的热定影设备。
3)在用于在记录介质上形成未定影的色调剂图像的装置方面，本发明可被应用于一种电摄影成像过程、一种静电记录过程和类似的成像过程以及一种转印型方法、一种直接法，等等。换句话说，成像装置是任选的。
尽管参照上面所公开的结构对本发明进行了说明，但是本发明并不局限于前面提到的细节，本发明旨在覆盖可能属于改进目的或落入由所附的权利要求书所限定的范围内的任何改进或改动。
权利要求
1.一种图像加热设备，包括一个可旋转的构件；用于与所述可旋转构件相配合以形成一个用于供入记录材料的供纸区的支撑装置；用于加热所述可旋转构件的外圆周表面的加热装置，所述加热装置包括一个加热器，它被做成一个可与所述可旋转构件相配合以形成一个加热区的板的形式。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述可旋转构件具有一个弹性层。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述弹性层设置在一个金属芯的外表面上。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述弹性构件是一种多孔材料。
5.如权利要求2所述的设备，其特征在于，将中空的填充物分散在所述弹性层中。
6.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述可旋转构件具有一个表面夹层。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述支撑装置包括一个弹性的可旋转构件和一个设置在所述弹性可旋转构件中并与所述可旋转构件配合以夹持所述弹性可旋转构件的可滑动构件。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述可滑动构件在供纸区侧具有一个凹形表面。
9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述可滑动构件产生热。
10.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述弹性的可旋转构件具有比所述可旋转构件小的热容量。
11.如权利要求1所述的设备，进一步包括一个夹在所述可旋转构件和所述加热装置之间的耐热薄板。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述薄板是可移动的。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述薄板可以沿所述可旋转构件的外圆周表面的移动方向移动。
14.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述薄板在所述供纸区供应记录材料的过程中是静止的。
15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述薄板的厚度为5-25微米。
16.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备的一部分是一个可拆卸地安装于该设备上的单元，而且所述设备能够在记录材料上形成图像，所述薄板根据所述单元的拆装而移动。
17.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备的一部分是一个可拆卸地安装于该设备上的单元，而且所述设备能够在记录材料上形成图像，所述薄板根据一个用于拆装所述单元的盖子的打开和关闭操作而移动。
18.如权利要求16或17所述的设备，其特征在于，所述单元容纳色调剂。
19.如权利要求16或17所述的设备，其特征在于，所述单元包含一个图像承载构件。
20.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述加热器在所述可旋转侧具有一个凸形表面。
21.如权利要求1所述的设备，进一步包括一个用于探测所述可旋转构件的温度的温度探测元件，所述温度探测元件设置在所述供纸区和相对于所述可旋转构件的转动方向位于所述供纸区下游的所述加热区之间。
22.如权利要求21所述的设备，进一步包括用于根据所述温度探测元件的输出控制所述加热器的热量生成的控制装置。
23.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述薄板在横向端部处的厚度大于中央部分的厚度。
24.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述薄板的沿垂直于其移动方向测量的宽度大于所述可旋转构件的沿垂直于所述可旋转构件的移动方向测量的宽度。
全文摘要
本发明涉及一种图像加热设备，它包括一个可旋转的构件；用于与可旋转构件相配合以形成一个用于供入记录材料的供纸区的支撑装置；用于加热可旋转构件的外圆周表面的加热装置，该加热装置包括一个加热器，它被做成一个可与可旋转构件相配合以形成一个加热区的板。
文档编号G03G15/20GK1410847SQ02131120
公开日2003年4月16日 申请日期2002年10月9日 优先权日2001年10月9日
发明者伊泽悟, 后藤正弘, 宫本敏男, 铃见雅彦, 植川英治, 二本柳亘儿 申请人:佳能株式会社