专利名称：定影装置以及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子照相方式的图象形成装置中具备的定影装置以及使用该定影装置的电子照相方式的图象形成装置。
背景技术：
复印机、打印机等电子照相方式的图象形成装置所使用的定影装置一般由相互压接的辊对(定影辊以及加压辊)构成。多采用以下方式(热辊定影方式)，即，由配置在该辊对的双方或任一方的内部的卤素加热器将辊对加热到既定温度(定影温度)后，使形成有未定影调色剂图象的记录纸P通过压接部(定影咬入部)，利用热量和压力进行调色剂图象的定影。
特别是在彩色用的定影装置中，一般使用在定影辊表层设置有由硅橡胶等组成的弹性层的弹性辊。
通过将定影辊做成弹性辊，定影辊表面可与未定影调色剂图象的凹凸对应地进行弹性变形，从而以包覆的方式接触调剂色图象面，因而，能够对调色剂量比黑白图象多的彩色未定影调色剂图象进行良好的加热定影。另外，借助定影咬入部N1处的弹性层的应变释放效果，能够提高比黑白调色剂更容易发生偏移的彩色调色剂的分离性。而且，由于定影咬入部N1的咬入形状呈向上凸的形状(所谓的倒咬形状)，所以记录纸P的剥离性能得到提高，不使用剥离爪等剥离机构也能够进行记录纸P的剥离(自动剥离)，能够消除因剥离机构引起的图象缺陷。
但是，具备弹性层的定影辊由于弹性层自身的热传递性非常差，所以，在将加热机构设在定影辊内部的情况下，热传递效率低，预热时间长，在高速化的情况下有定影辊温度跟不上处理速度的问题。
为了解决这样的问题，已知有使外部加热装置与定影辊表面抵接而从外部对定影辊加热的技术(外部加热定影方式)，尤其是近年来，作为外部加热装置提出了使用环状带的外部加热装置(外部带加热定影方式)(参照专利文献1日本公开特许公报“特开2004-198659号公报”(
公开日平成16年07月15日)，专利文献2日本公开特许公报“特开2005-189427号公报”(
公开日平成17年07月14日))。
然而，在上述现有技术的外部带加热定影方式的技术中，对定影辊供给热的能力较高，而且是经由多个部件(环形带以及架设该环形带的支承辊)从热源将热量传递到定影辊表面。因而，热源与定影辊表面之间的温度梯度变大。即，形成了热源＞支承辊＞环形带＞定影辊表面这样的温度梯度。
并且，当定影辊的旋转停止时，即使停止热源的热供给，也会由于热源所具有的热量而使得支承辊升温。而且，由于与支承辊相接触的部分的环形带的热容量小，所以会瞬间达到与支承辊相同的温度。因此，环形带的温度比定影动作中还要高，存在受到热损伤的可能性。
另外，由于经由环形带而与支承辊相接触的部分的定影辊表面的温度也上升，所以在定影辊表面会产生热损伤或温度不均。当在该状态下再次开始定影动作时，会发生图象不均现象。
即，使环形带与定影部件抵接的外部带加热定影方式，与使辊与定影部件抵接的外部加热方式相比，能够增大加热咬入部的宽度，所以即使热容量较小，可供给到定影部件表面的热量也较多，高速定影时的温度追随性优异。然而，在定影结束后使定影部件停止时，环形带中挂设在支承辊上的部分的温度急剧上升，环形带以及定影部件局部受热，会出现劣化加速的现象(下面将该现象称为过热现象)。
发明内容
本发明的目的在于提供能够抑制环形带及定影部件表面的热损伤或图象不均的外部带加热方式的定影装置以及使用该定影装置的图象形成装置。
本发明的定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送且借助热量以及压力将上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上的定影部件、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影部件的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构，其中，当将上述加热机构的热容量设为C1、将上述支承辊的热容量设为C2、将与上述支承辊接触的部分的上述环形带的热容量设为C3时，满足下式(1)的关系
(C2+C3)/C1≥2......式(1)。
根据上述方案，加热机构的热容量C1、支承辊的热容量C2、与支承辊接触的部分的环形带的热容量C3的关系满足上述式(1)。即，与现有技术相比，支承辊以及环形带的热容量比加热机构更大。
当满足上述式(1)时，在定影结束后(定影部件的旋转停止)或卡纸时，加热机构的热量即使移动到支承辊上，支承辊的温度上升也会得到抑制，其结果，能够抑制环形带、定影部件的局部温度上升。因而，能够防止环形带以及定影部件表面的因温度导致的劣化，能够减轻图象不均现象。
另外，本发明的定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送且借助热量以及压力将上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上的定影部件、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影部件的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构；其中，当将上述环形带的厚度设为t，将上述环形带的导热系数设为λ时，满足以下的式(2)的关系t/λ≤0.001[m2K/W]......式(2)。
通过满足式(2)，能够将带架设辊与环形带的温差抑制到大约20度以下。而且，若满足上述式(2)的话，则在定影结束后(定影部件的旋转停止)或卡纸时，即使加热机构的热量转移到支承辊上，也可抑制环形带的温度上升，其结果，能够抑制定影部件的局部温度上升。而且，在满足上述式(2)时，看不到环形带以及定影部件表面的因温度引起的劣化，能够减轻图象不均现象。
另外，当减薄环形带的厚度时，支承辊与环形带的温差变小，从而较为理想，但从另一方面考虑，存在支承辊以及环形带的总热容量减小的可能性，所以，优选与环形带的厚度减小程度相应地增大支承辊的厚度，以不至于使支承辊以及环形带的总热容量减小。
另外，本发明的定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送且借助热量以及压力将上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上的定影部件、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影部件的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构；其中，上述环形带与上述定影部件的表面接触的接触部分在上述环形带的移动方向上的长度，为上述定影部件的周长的0.1倍以上。
从实验可知，尤其是当加热咬入部宽度为定影部件周长的0.1倍以上时，可将环形带与定影部件表面的温差抑制在30-40度以下。若能够将环形带与定影部件表面的温差减小，则能够将定影动作中环形带、支承辊的温度抑制得较低，其结果，在定影结束后或因卡纸等使得定影部件的旋转以及加热机构的加热停止后，根据上述方案可防止环形带以及定影部件表面的因温度引起的劣化，能够减轻图象不均现象。
另外，本发明的定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送的定影辊和加压辊、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影辊的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构；上述定影辊借助热量以及压力使上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上；其中，具备与上述加压辊的表面接触、从表面加热该加压辊的加热辊。
根据上述方案，通过在与定影辊对置的加压辊上设置加热辊，能够快速且有效地应对预热时间的缩短以及定影处理中的加压辊温度降低。但是，与定影辊的温度相比，加热辊的温度较低也没关系，因而能够使用在内部具备热源的加热辊，与使用环形带的外部加热装置相比，能够将定影装置小型化。
而且，通过快速加热加压辊，能够从加压辊供给到记录材料的热量增大，其结果，可抑制本应从定影辊供给的热量。根据该效果，降低了用于将热量供给到定影辊表面的加热机构、支承辊以及环形带的温度梯度，能够抑制与定影辊接触的环形带的升温。由此，能够防止环形带以及定影部件表面的因温度造成的劣化，能够减轻图象不均。
本发明的其他目的、特征以及优点将在以下记述中变得明了。另外，本发明的优点可通过参照附图进行的如下说明而变得清楚。
图1为表示本发明一个实施方式的定影装置的概略结构的示意图。
图2为表示设有图1所示定影装置的图象形成装置的内部结构的示意图。
图3为表示图1所示定影装置所具备的外部加热装置的结构的截面图。
图4为表示图1所示定影装置所具备的外部加热装置的结构的俯视图。
图5为表示本发明一个实施方式的定影装置的变型例的概略结构的示意图。
图6为表示外部加热装置的热容量比与环形带的温度的关系的曲线图。
图7为表示本发明一个实施方式的定影装置的再一变型例的概略结构的示意图。
具体实施例方式
下面基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。首先，参照图2就本实施方式的具备定影装置的图象形成装置进行说明。图2为表示图象形成装置1的内部结构的示意图。
(图象形成装置的结构)图2所示的图象形成装置1是根据从经由网络连接的各终端装置送来的图象数据或是由扫描器读取的图象数据，将彩色图象或黑白图象形成在记录纸(记录材料)P上的打印机。
图象形成装置1是干式电子照相方式且为四辊串联方式的彩色打印机，具备可视图象转印部10、供给托盘20、记录纸输送部30、定影装置40。
可视图象转印部10包括黄色图象转印部10Y、品红色图象转印部10M、青色图象转印部10C、黑色图象转印部10B。作为具体的配置，在供给托盘20与定影装置40之间，从供给托盘20侧起，依次设置黄色图象转印部10Y、品红色图象转印部10M、青色图象转印部10C、黑色图象转印部10B。
这些转印部10Y、10M、10C、10B分别具有基本上相同的结构，根据图象数据，对记录纸P分别转印黄色图象、品红色图象、青色图象、黑色图象。
各转印部10Y、10M、10C、10B具备感光体滚筒11，进而，在感光体滚筒11的周围，沿着感光体滚筒11的旋转方向(图2的F方向)配置有带电辊12、LSU13、显影单元14、转印辊15及清洁装置16。
各转印部10Y、10M、10C、10B的感光体滚筒11是表面上具有感光材料的滚筒形状的辊，向箭头F方向旋转驱动。带电辊12用来使感光体滚筒11的表面一致地(均匀地)带电。
在转印部10Y、10M、10C、10B的LSU(激光束扫描仪单元)13中，输入分别对应于图象数据中的黄色成分、品红色成分、青色成分以及黑色成分的象素信号。并且，各LSU13根据这些图象信号将带电后的感光体滚筒11曝光，生成静电潜像。
转印部10Y、10M、10C、10B的显影单元14分别具有黄色、品红色、青色、黑色的调色剂。并且，具有通过这些调色剂将在感光体滚筒11上生成的静电潜像显影而生成调色剂象(显像)的功能。
转印部10Y、10M、10C、10B的转印辊15被外加与调色剂相反极性的偏压，是通过对记录纸P施加该偏压而将感光体滚筒11上的调色剂象转印到记录纸P上的部件。转印部10Y、10M、10C、10B的清洁装置16是进行图象向记录纸P上的转印后将残留在感光体滚筒11上的调色剂除去的部件。以上那样的对记录纸P进行的调色剂象转印，对四种颜色重复进行4次。
记录纸输送部30包括驱动辊31、空转辊32、输送带33，是输送记录纸P以便通过各转印部10Y、10M、10C、10B依次在记录纸P上形成调色剂象的部件。
驱动辊31及空转辊32是张设输送带33的部件，通过将驱动辊31控制为以既定的圆周速度旋转，来使输送带33旋转。
输送带33以与各转印部10Y、10M、10C、10B的感光体滚筒11接触的方式挂设在驱动辊31与空转辊32之间，由辊31、32向箭头Z方向摩擦驱动。并且，输送带33静电吸附从供给托盘20送入的记录纸P，将记录纸P依次输送到各转印部10Y、10M、10C、10B。
进而，由各转印部10Y、10M、10C、10B转印了调色剂象的记录纸P由于驱动辊31的曲率而被从输送带33剥离，并被输送给定影装置40(图2中的双点划线表示输送路径)。另外，由各转印部10Y、10M、10C、10B转印到记录纸P上的调色剂象相对于记录纸P是未定影的状态。
其中，未定影的调色剂图象由非磁性单成分显影剂(非磁性调色剂)、非磁性双成分显影剂(非磁性调色剂以及载体)、磁性显影剂(磁性调色剂)等显影剂(调色剂)形成。
定影装置40是利用热量以及压力将转印到记录纸P上的未定影调色剂象热压着在该记录纸P上的装置。具体而言，在定影装置40中具备定影辊(定影部件)60和加压辊(定影部件)70。并且，从可视图象转印部10输送来的记录纸P被送入到形成于定影辊60和加压辊70之间的定影咬入部N。进而，定影辊60和加压辊70夹持着记录纸P进行输送。此时，记录纸P上的调色剂象(未定影图象)在定影辊60周面的热量作用下定影在记录纸P上。
并且，由定影装置40进行了调色剂象定影处理后的记录纸P被排出到图象形成装置1外部的排纸托盘(未图示)上。由此，图象形成处理结束。
(定影装置的结构)接下来，利用图1对上述定影装置40进行具体说明。图1是表示本实施方式的定影装置40的概略结构的示意图。定影装置40除了上述的定影辊60和加压辊70之外，还包括网式清洁装置90以及外部加热装置80。
定影辊60是向图1所示的G方向旋转的辊，为由金属制的中空圆筒形状的芯轴61、覆盖该芯轴61外周面的弹性层62、覆盖弹性层62而形成的分离层63构成的三层结构。
芯轴61的外径为46mm，由铝制成。但是，芯轴61的材料并不限于铝，例如也可以由铁、不锈钢和铜等金属或者它们的合金等制成。弹性层62的厚度为3mm，由具有耐热性的硅橡胶制成。分离层63由厚度约30μm的PFA(四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚的共聚物)筒构成。另外，作为分离层63的材料，只要是耐热性、耐久性良好，与调色剂分离的性质良好的材料就可以，除了PFA以外，也可以使用PTFE(聚四氟乙烯)等氟类材料。这样构成的定影辊60的表面硬度为68度(ASKER-C硬度)。
另外，在定影辊60的周面上接触着检测该周面的温度的热敏电阻65。在芯轴61的内部设置有通过从控制电路(未图示)通电而辐射红外线(进行热辐射)的加热灯64。加热灯64是定影辊60的热源。如果对加热灯64通电，则加热灯64发出的红外线被定影辊60的内周面吸收，定影辊60整体被加热。在本实施方式中使用1000W的卤素灯作为加热灯64。
加压辊70是向图1所示的H方向旋转的辊，包括金属制的中空圆筒形芯轴71、覆盖该芯轴71的外周面的弹性层72、和覆盖弹性层72而形成的分离层73。
芯轴71的外径为46mm，由铝制成。但是，芯轴71的材料并不限于铝，也可以由铁、不锈钢或铜等金属或者它们的合金等制成。弹性层72的厚度为2mm，由具有耐热性的硅橡胶制成。分离层73由厚度约30μm的PFA筒构成。另外，作为分离层73的材料，只要是耐热性、耐久性良好，与调色剂分离的性质良好的材料就可以，除了PFA以外，也可以使用PTFE等氟类材料。这样构成的加压辊70的表面硬度为75度(ASKER-C硬度)。
另外，在加压辊70的周面上接触着检测该周面的温度的热敏电阻75，在芯轴71的内部设置有加热灯74，该加热灯74通过由控制电路(未图示)通电而辐射红外线(进行热辐射)。加热灯74为加压辊70的热源。当对加热灯74通电时，加压辊70的内周面吸收加热灯74所产生的红外线，整个加压辊70被加热。在本实施方式中，作为加热灯74，使用800W的卤素灯。
并且，定影辊60以及加压辊70的外径为50mm，通过未图示的弹性部件(弹簧)以既定载荷(这里为600N)相互压接在一起。由此，在定影辊60周面与加压辊70周面之间形成定影咬入部N1。该定影加压部N1为定影辊60和加压辊70相互抵接的部分，在本实施方式中，定影加压部N1为9mm。定影辊60被加热到既定温度(这里为180℃)，记录纸P通过该定影咬入部N1，调色剂图象被定影。在记录纸P通过定影咬入部N1时，定影辊60与记录纸P的调色剂图象形成面抵接，另一方面，加压辊70和记录纸P中与调色剂图象形成面相反的一面抵接。
另外，虽然没有图示，但实际上设置有驱动马达(驱动机构)，该驱动马达驱动定影辊60旋转以使记录纸P通过定影咬入部N1。另外，加压辊70从动于定影辊60的旋转(G方向)而旋转(H方向)。即，定影辊60以及加压辊70分别朝向相反的方向旋转。
并且，对应于驱动马达驱动定影辊60的旋转速度，按既定的定影速度以及复印速度，将记录纸P输送到定影咬入部N1，未定影调色剂图象借助热量以及压力而定影在记录纸P上。在此，所说的定影速度是指所谓的处理速度，例如为355mm/sec，所说的复印速度是指每分钟复制的张数，例如70张/分钟。
网式清洁装置90用于对定影辊60进行清洁。
外部加热装置80由第一支承辊81a、第二支承辊81b、环形带83构成。
环形带83在被加热到既定温度(这里例如为210℃)的状态下，其表面侧与定影辊60的表面抵接，对定影辊60的表面进行加热。环形带83以背面侧与各支承辊81a、81b的周面抵接的方式架设在各支承辊81a、81b上。
环形带83设置在定影辊60上的定影咬入部N1上游侧。并且，如后述那样，环形带83通过既定的推压力(这里为40N)压接在定影辊60的周面上。由此，在环形带83的表面与定影辊60周面之间形成咬入部(下面称为加热咬入部)N2，环形带83的表面与定影辊60周面接触。另外，环形带83的表面与定影辊60周面之间的加热咬入部N2的咬入部宽度为20mm(沿着定影辊60周向的宽度)。而且，在定影辊60旋转时，环形带83从动于定影辊60而循环移动，各支承辊81a、81b也从动于该环形带83的循环移动而旋转。
环形带83为双层结构，即，在厚度为90μm的散布有碳黑的聚酰亚胺制中空圆筒状基材的表面上，作为分离层，涂敷有厚度为10μm的混合了PTFE和PFA的氟树脂。另外，作为构成该双层结构的基材，除了聚酰亚胺外，还可以为耐热树脂或不锈钢或镍、铁等金属材料。另外，作为分离层，只要为耐热性以及相对调色剂的分离性优异的合成树脂材料(例如PFA或PTFE等氟树脂)即可。另外，为了降低环形带83的偏移力(寄り力)，还可在环形带83的上述基材的内表面施加氟树脂等的涂层。
各支承辊81a、81b是由外径为15mm、壁厚为1mm的铝制中空圆筒状芯轴构成的辊。然而，该芯轴并不限定于铝制，也可以是铁系材料。另外，根据需要(例如在想要使环形带83的背面与支承辊81a、81b的周面之间的摩擦力降低、使因蜿蜒而产生的偏移力降低的情况下)，也可以将支承辊81a、81b设成为在芯轴上设有分离层的结构。作为该分离层的材料，只要是耐热性、耐久性优异且相对调色剂的分离性优异的材料即可，可使用PFA或PTFE(聚四氟乙烯)等氟系材料。
另外，在外部加热装置80中，检测环形带83的表面温度的热敏电阻84a、84b与环形带83的表面接触。
另外，在第一支承辊81a内部设有通过电力供给而发热的加热灯(加热机构)82a。加热灯82a作为环形带83的热源。当加热灯82a被通电时，加热灯82a发光而辐射红外线。同样，在第二支承辊81b内部设有通过电力供给而发热的加热灯(加热机构)82b。加热灯82b是环形带83的热源，当加热灯82b被通电时，加热灯82b发光而辐射红外线。由此，支承辊81a、81b的内周面被加热，经由该支承辊81a、81b间接加热环形带83。
另外，在本实施方式中，环形带83被挂设在两个支承辊81a、81b上，但也可根据需要设置张力辊，挂设在三个以上的辊上(例如在确保定影辊60与环形带83之间大的加热咬入部宽度的情况下，仅靠两个支承辊81a、81b架设环形带83存在界限)。
作为温度控制机构的控制电路(未图示)，基于由各热敏电阻65、75、84a、84b检测得到的温度数据，控制对加热灯64、74、82a、82b的通电，以使得定影辊60、加压辊70以及外部加热装置80成为既定温度。
(外部加热装置的结构)接着，基于图3和图4对本实施方式的外部加热装置80的构成进行详细说明。这里，图3为表示外部加热装置80的构成的截面图，而图4为俯视图。
支承辊81a、81b经由侧部构架85以及臂86安装在图象形成装置1主体上。
臂86以支点B为中心旋转自如地被轴支承在图象形成装置1主体上。
侧部构架85以支点A为中心旋转自如地被轴支承在臂86上，具备用于旋转自如地支承支承辊81a、81b的轴承89a、89b。
并且，悬挂环形带83的支承辊81a、81b分别通过安装在侧部构架85上的轴承89a、89b而旋转自如地支承。
另外，轴承89a、89b以既定的轴间距离(这里为23.0mm)固定在侧部构架85上。此时，环形带83的周长(内径)室温下为94.24mm。另外，由于轴承89a、89b固定在侧部构架85上，所以可确保支承辊81a、81b之间的平行度，在本实施方式中，作为支承辊81a、81b的平行度公差，为100μm以下。
另外，在支点A或支点A附近安装有螺旋弹簧87，通过由螺旋弹簧87对臂86施加既定的载荷，而向定影辊60的方向对安装在臂86上的侧部构架85施力，其结果，如图3所示那样，轴支承在侧部构架85上的支承辊81a、81b以相等的载荷(这里为40N)与定影辊60压接。
另外，相对于支承辊81a、81b来说，在轴承89a、89b的内侧，插入有用于防止环形带83发生蜿蜒的偏移限制部件88a、88b。该偏移限制部件88a、88b是出于下述目的设置的，即，在环形带83蜿蜒而至时，从动于环形带83的端部旋转，来限制带的偏移，同时，防止环形带83的端部因滑动而产生磨损或裂纹。
另外，在图1中，仅对定影辊60设置外部加热装置80，但是也可以如图5所示那样对定影辊60以及加压辊70均设置外部加热装置。即，还可设置与加压辊70的周面形成加热咬入部N3的外部加热装置180。外部加热装置180具有与外部加热装置80相同的结构。
如上所述，对于本实施方式的定影装置40，在外部加热装置80中，由加热灯82a、82b产生的热量经由支承辊81a、81b、环形带83被传递到定影辊60上。另一方面，支承辊81a、81b从动于环形带83的循环移动而旋转，因而，当定影辊60停止旋转时，环形带83以及支承辊81a、81b的旋转也停止。此时，即使停止对支承辊81a、81b内的加热灯82a、82b通电，由于加热灯82a、82b所具有的热量，环形带83以及定影辊60的加热咬入部N2的温度也会上升。然而，在本实施方式中，由于具备以下所示那样的结构，能够防止现有技术中所存在的、在定影辊60停止旋转时环形带83以及定影辊60的加热咬入部N2的温度劣化。
(关于实施例)在本实施例中，作为设置在支承辊81a、81b内部的加热灯82a、82b，使用500W的卤素灯。该加热灯82a、82b的玻璃管的外径为6mm、厚度为1mm。另外，该玻璃管的封入气体是导热系数为110×10-4W/mK的、45％氩、54％氙、1％溴化物的混合气体。
而且，加热灯82a、82b的长度为320mm，其热容量C1为10.5J/K(焦耳/开尔文)。该热容量基本上是玻璃管的热容量。
接着，作为支承辊81a、81b，都使用了外径为15mm、长度为320mm的铝制中空管。支承辊81a、81b的厚度为1mm，此时的支承辊81a、81b的热容量C2为35.8J/K。
另外，作为环形带83使用的是散布有碳黑的聚酰亚胺制的带，周长为94.24mm，厚度为0.1mm，支承辊81a、81b长轴方向上的长度为320mm，热容量为5.3J/K，导热系数为0.5W/(m·K)，玻化温度Tg为310℃，连续使用温度(能够连续使用既定时间的最高温度)为240℃。另外，与支承辊81a、81b接触的部分的环形带83的热容量C3，在每个支承辊81a、81b处为1.3J/K。另外，与定影辊60的表面接触的环形带83的周向长度即加热咬入部N2的宽度为20mm。
在本实施例中，为了获得定影温度180℃，定影动作中的各部件温度设定成为这样的温度梯度，即，支承辊81a、81b为230℃，环形带83为210℃，通过定影咬入部前的定影辊60表面为180℃。
这里，在由于卡纸等原因使定影辊60的旋转停止、同时对加热灯64、74、82a、82b的通电也停止时，加热灯82a、82b的玻璃管的温度大约为330℃。该玻璃管所具有的热量通过辐射而转移到支承辊81a、81b上，使支承辊81a、81b的温度上升。支承辊81a、81b在停止十几秒后上升到最高的250℃左右，与支承辊81a、81b接触的部分的环形带83的温度也上升到250℃左右。并且，经由环形带83而与支承辊81a、81b接触的定影辊60表面的温度上升到190～200℃左右。
此时，聚酰亚胺制的环形带83并没有受到热损伤。而且，在之后马上进行了定影的图象上也几乎没有目视程度所能看到的图象不均。
(关于热容量比)在上述实施例中，与支承辊81a、81b接触的部分的环形带83的热容量C3，在每个支承辊81a、81b处为1.3J/K。
此时，支承辊81a、81b的热容量C2以及与该支承辊81a、81b接触的部分的环形带83的热容量C3的总计热容量、和加热灯82a、82b的热容量C1的热容量比为如下关系(C2+C3)/C1＝(35.8+1.3)/10.5＝3.5。
另一方面，在除了将支承辊81a、81b的壁厚从1mm改变到0.5mm以外均与上述实施例相同的条件下对比较例1进行实验，对实验结果进行说明。比较例1中支承辊81a、81b的热容量C2为18.5J/K。并且，支承辊81a、81b的热容量C2以及与该支承辊81a、81b接触的部分的环形带83的热容量C3的总计热容量、和加热灯82a、82b的热容量C1的热容量比(C2+C3)/C1为如下关系(C2+C3)/C1＝1.9。
在比较例1中，支承辊81a、81b在停止了十几秒后温度最高上升到280℃左右，与支承辊81a、81b接触的部分的环形带83的温度也上升到280℃左右。并且，了解到经由环形带83而与支承辊81a、81b接触的定影辊60表面的温度超过200℃。
经过该状态的聚酰亚胺制环形带83产生了在定影动作时不能从动于定影辊60而是停止的旋转不良现象。另外，环形带83在与定影辊60接触的部分发现了上浮。而由于该上浮，环形带83的热量不能高效传递到定影辊60上，无法在定影动作中维持定影温度。而且，在之后马上进行了定影的图象上出现了能够目视看出的图象不均。
因而，通过使支承辊81a、81b的壁厚变化，来如图6所示那样使热容量比(C2+C3)/C1变化，测定定影辊60以及支承辊81a、81b的旋转停止后环形带83所达到的最高温度。随着热容量比的减小，环形带83达到的温度急剧升高。
另外，使热容量比(C2+C3)/C1在1～4间变动(变化)，进行定影辊60旋转停止后的环形带83的热损伤的比较。表1示出了热容量比(C2+C3)/C1的代表性的四个点的结果。另外，根据定影动作时有无环形带83不能从动于定影辊60而是停止的旋转不良，进行环形带83的热损伤的评价。在表1中，“○”表示没有出现旋转不良，“×”表示存在旋转不良。
如表1所示那样，热容量比(C2+C3)/C1为1.9以下时，出现旋转不良，而当热容量比(C2+C3)/C1为2以上时，则没有旋转不良情况出现。因此，优选将热容量比(C2+C3)/C1设为2以上。
(关于环形带的厚度/导热系数)在上述实施例中，环形带83的厚度/导热系数为0.0002m2K/W。
另一方面，在除了将环形带83的厚度从0.1mm改变到0.6mm以外均与上述实施例相同的条件下对比较例2进行了实验，对实验结果进行说明。比较例2的环形带83的厚度/导热系数为0.0012m2K/W。
在比较例2中，维持定影温度180℃所需的各部件的温度是，支承辊81a、81b为250℃，环形带83为210℃。
即，将环形带83的厚度设为0.6mm时定影动作中的支承辊81a、81b的温度要比环形带83厚度为0.1mm时定影动作中的支承辊81a、81b的温度高出大约30℃。在比较例2中，当停止定影辊60的旋转以及加热灯64、74、82a、82b的加热时，支承辊81a、81b的温度达到270～280℃，与支承辊81a、81b接触的部分的环形带83的温度也达到270～280℃。而且，经由环形带83与支承辊81a、81b接触的定影辊60的表面温度超过200℃。
经过了该状态的聚酰亚胺制环形带83产生了在定影动作时不能从动于定影辊60而是停止的旋转不良。另外，在环形带83与定影辊60接触的部分出现了上浮。由于该上浮，环形带83的热量不能高效传递到定影辊60上，无法在定影动作中维持定影温度。而且，在之后马上进行了定影的图象上出现了能够以目视水平看出的图象不均。
因而，关于分散有碳黑的聚酰亚胺制环形带83(导热系数0.5W/m·K)与聚酰亚胺制环形带83(导热系数0.3W/m·K)，分别使它们的厚度变化，使环形带83的厚度/导热系数变成0.002～0.0002m2K/W，进行定影辊60的旋转停止后的环形带83的热损伤的比较。表2示出了厚度/导热系数的代表性的四个点的结果。另外，环形带83的热损伤的评价与上述(关于热容量比)所说明的表1相同。
PI(碳黑分散)水平导热系数0.5(W/m·K)
PI水平导热系数0.3(W/m·K)
如表2所示那样，从环形带83的厚度/导热系数为0.0012m2K/W以上时开始出现旋转不良。另一方面，在厚度/导热系数为0.001m2K/W以下时没有旋转不良情况出现。因此，优选厚度/导热系数为0.001m2K/W以下。
(关于(加热咬入部的宽度)/(定影辊60的周长))在上述实施例中，定影辊60的周长为π×50mm＝157mm。另一方面，与定影辊60表面接触的环形带83的周向长度、即加热咬入部N2的宽度为20mm。因而，(加热咬入部N2的宽度)/(定影辊60的周长)为0.13。
另一方面，在作为环形带83使用了周长60mm、厚度0.1mm、支承辊81a、81b长轴方向上的长度为320mm的环形带，作为支承辊81a、81b都使用了外径10mm、长度320mm、厚度1mm的铝制中空管的比较例3中，加热咬入部N2的宽度为12mm。此时，(加热咬入部N2的宽度)/(定影辊60的周长)为0.08。
此时，维持定影温度180℃所需的各部件的温度为如下温度梯度，即，支承辊81a、81b为250℃，环形带83为230℃，通过定影咬入部前的定影辊60表面为180℃。即，当将加热咬入部N2的宽度设为12mm时，定影动作中的环形带83的温度比加热咬入部N2的宽度为20mm时高出大约20℃。
在加热咬入部N2的宽度为12mm的比较例3中，在由于卡纸等原因使定影辊60以及支承辊81a、81b停止、同时对加热灯64、74、82a、82b的通电停止时，支承辊81a、81b的温度达到270～280℃，与支承辊81a、81b接触的部分的环形带83的温度也达到270～280℃。并且，经由环形带83与支承辊81a、81b接触的定影辊60表面的温度超过200℃。
经过了该状态的聚酰亚胺制环形带83产生了在定影动作时不能从动于定影辊60而是停止的旋转不良。另外，在环形带83与定影辊60接触的部分出现了上浮。由于该上浮，环形带83的热量不能高效传递到定影辊60上，无法在定影动作中维持定影温度。而且，在之后马上进行了定影的图象上出现了能够以目视水平看出的图象不均。
因而，在定影辊60的外径为40mm、50mm、60mm的定影装置40中，使(加热咬入部N2的宽度)/(定影辊60的周长)在0.08～0.16变化，进行定影辊60旋转停止后的环形带83的热损伤的比较。在表3中示出了(加热咬入部N2的宽度)/(定影辊60的周长)在代表性的四个点的结果。另外，环形带83的热损伤的评价与上述(关于热容量比)所说明的表1相同。
另外，加压辊70的外径与定影辊60的外径相同。而且，调整定影速度以及复印速度，使定影温度成为180℃。复印速度在定影辊60外径为40mm时为50张/分钟，在定影辊60外径为50mm时为70张/分钟，在定影辊60外径为60mm时为80张/分钟。
定影辊直径50mm(定影咬入部宽度9mm，定影速度355mm/s)
定影辊直径40mm(定影咬入部宽度6mm，定影速度250mm/s)
定影辊直径60mm(定影咬入部宽度11mm，定影速度450mm/s)
如表3所示那样，从(加热咬入部N2的宽度)/(定影辊60的周长)为0.08起开始出现旋转不良现象，而在(加热咬入部N2的宽度)/(定影辊60的周长)为0.1以上时没有旋转不良现象发生。因此，优选(加热咬入部N2的宽度)/(定影辊60的周长)为0.1以上。
(关于环形带的玻化温度或熔点)在上述实施例中，环形带83的玻化温度Tg为310℃，连续使用温度(能够连续使用既定时间的最高温度)为240℃。
另一方面，在作为环形带83使用了PET制的Tg为110℃、连续使用温度为105℃的环形带的比较例4中，在由于卡纸等原因使定影辊60以及支承辊81a、81b停止、同时对加热灯64、74、82a、82b的通电也停止时，环形带83发生变形，而且发现局部固结在支承辊81a、81b上。
因而，使环形带83的Tg在200～400℃变化，进行定影辊60旋转停止后的环形带83的热损伤的比较。
结果发现，若环形带83的Tg为250℃以上的话，则环形带83不会受到大的热损伤。因此，希望环形带83的Tg为250℃以上。若Tg为300℃以上的话，则更加没有受到热损伤的情况出现，不易发生旋转不良，故而更加优选。
另外，也可以使用由不锈钢或镍等金属材料制成的金属带作为环形带83。在使用金属带的情况下，优选该金属带的熔点为250℃以上。另外，由于上述不锈钢或镍等金属的熔点通常为300℃以上，所以难以受到热损伤。
(关于加热灯的封入气体)在上述实施例中，作为支承辊81a、81b内部的加热灯82a、82b，使用了封入气体的导热系数为110×10-4W/mK的卤素灯。
因而，作为加热灯82a、82b，使用封入气体的导热系数不同的四种卤素灯，进行与上述相同的热损伤评价实验。结果示于表4。另外，在表4中，“△”表示有但不经常发生旋转不良的情况。
根据表4，若封入气体的导热系数为110×10-4W/mK以下的话，则能够抑制卤素灯的灯丝的热量不必要地传递到封入气体或玻璃管(灯管)上，其结果，能够抑制加热灯82a、82b的玻璃管的温度上升。
由此，在由于卡纸等原因使定影辊60以及支承辊81a、81b停止、同时对加热灯64、74、82a、82b的通电停止之后，从加热灯82a、82b传递到支承辊81a、81b的热量变少，支承辊81a、81b的温度上升得到抑制，其结果，能够抑制环形带83、定影辊60的局部温度上升。而且，环形带83、定影辊60表面的热损伤(温度劣化)得到抑制，进而可减少因定影辊60表面的一部分变成高温而造成的图象不均。
(关于加压辊的外部加热装置)在图1所示结构的基础上，还可对加压辊70也设置外部加热装置。图7是表示本实施例的定影装置40的结构的图。如图示那样，以与加压辊70的周面抵接的方式设置加热辊280作为外部加热装置。
作为加热辊280，使用了在外径20mm、厚度1mm的SUS辊的表层上涂敷了20μm的氟树脂的辊。
另外，在加热辊280的内部设置加热灯281，还设置了用于检测加热辊280的周面温度的热敏电阻282。在本实施例中，作为加热灯281使用了500W的卤素灯。
而且，为了防止在定影动作中加压辊70的温度降低，不使用加压辊70内部的加热灯74，而是从加热辊280对加压辊70的表面供给热量。另外，在预热时，为了使加压辊70的温度快速升高，同时对加热灯74、281进行通电而将它们点亮。
这样，通过对与用于加热未定影调色剂的定影辊60对置的加压辊70设置加热辊280，能够快速且有效地应对预热时间的缩短以及过纸过程中加压辊70温度的降低。而且，加压辊70的温度即使比定影辊60的温度低也没关系，能够能将在内部设有热源的加热辊280作为外部加热机构加以使用。这样，由于在结构方面比使用环形带83的外部加热装置180(参照图5)更加简化，所以装置能够实现小型化。
如上所述，本发明的定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送且借助热量以及压力将上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上的定影部件、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影部件的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构；其中，当将上述加热机构的热容量设为C1、将上述支承辊的热容量设为C2、将与上述支承辊接触的部分的上述环形带的热容量设为C3时，满足下式(1)的关系(C2+C3)/C1≥2......式(1)。
在此，就产生上述过热的原因进行说明。
在外部带加热定影方式中，对定影部件的热供给能力较高，而且热量经由多个部件(也就是支承辊、环形带)从加热机构传递至定影部件表面。因而，在加热机构与定影部件的表面之间的温度梯度较大。即，形成了按温度从高到低的顺序依次为加热机构＞支承辊＞环形带＞定影部件表面这样的温度梯度。
并且，当定影部件的旋转停止，对定影部件的热传递瞬间被切断时，这种温度梯度使得支承辊以及环形带升温。
尤其是在现有技术的外部带加热定影方式中，由于支承辊或环形带的热容量小，所以因温度梯度造成的过热比较显著。因此，在像发生卡纸那样动作紧急停止的情况下，这种过热现象尤为显著。
接着，对加热机构的温度与过热的关系进行说明。
在定影部件的旋转停止时，即使将加热机构的热供给停止，加热机构也会暂时保持高温。因此，支承辊的温度变高，助长了过热现象。在作为加热机构采用一般的卤素灯的情况下，在玻璃管的内部具有钨等的热丝，在断开卤素灯的电源后，卤素灯的玻璃管成为比支承辊高100℃以上的高温。该玻璃管的热量通过辐射以及经由空气进行的热传递而转移到支承辊上，支承辊被加热。支承辊的热容量越小且卤素灯的玻璃管的热容量越大，则支承辊的温度上升率越高。
因此，在定影动作中形成温度梯度而成为高温的支承辊的温度，在定影结束后(定影部件的旋转停止)或发生卡纸时，会因加热机构所具有的热量而变高。而且，与支承辊接触的环形带由于热容量较小，所以也会升温到与支承辊大致相同的温度。
然而，根据本发明的上述方案，使加热机构的热容量C1、支承辊的热容量C2、与支承辊接触的部分的环形带的热容量C3之间的关系满足上述式(1)。即，与现有技术相比，支承辊以及环形带的热容量比加热机构更大。
当满足上述式(1)时，在定影结束后(定影部件的旋转停止)或卡纸时，加热机构的热量即使移动到支承辊上，支承辊的温度上升也会得到抑制，其结果，能够抑制环形带、定影部件的局部温度上升。因而，能够防止环形带以及定影部件表面的因温度导致的劣化，能够减轻图象不均现象。
另外，本发明的定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送且借助热量以及压力将上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上的定影部件、多个支承辊，架设在上述多个支承辊上且与上述定影部件的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构；其中，当将上述环形带的厚度设为t，将上述环形带的导热系数设为λ时，满足以下的式(2)的关系t/λ≤0.001[m2K/W]......式(2)。
如上述那样，在定影动作中形成了按温度从高到低的顺序依次为加热机构＞支承辊＞环形带＞定影部件表面这样的温度梯度。其中，从实验了解到，支承辊与环形带的温差主要受环形带的热传递影响。因而，当将支承辊的厚度设为t、将导热系数设为λ时，t/λ的值越小，则热传递性越好，能够减小上述温差。
在定影结束后或卡纸时，定影部件的旋转以及加热机构的加热停止后，与支承辊接触的部分的环形带升温到与支承辊大致相同的温度。并且，支承辊因加热机构所具有的热量而升温，所以，环形带的温度进一步上升。因此，减小上述温度梯度中支承辊与环形带的温差与抑制环形带的温度上升相关联。
通过满足式(2)，能够将带架设辊与环形带的温差抑制到大约20度以下。而且，若满足上述式(2)的话，则在定影结束后(定影部件的旋转停止)或卡纸时，即使加热机构的热量转移到支承辊上，也可抑制环形带的温度上升，其结果，能够抑制定影部件的局部温度上升。而且，在满足上述式(2)时，看不到环形带以及定影部件表面的因温度引起的劣化，能够减轻图象不均现象。
另外，当减薄环形带的厚度时，支承辊与环形带的温差变小，从而较为理想，但从另一方面考虑，存在支承辊以及环形带的总热容量减小的可能性，所以，优选与环形带的厚度减小程度相应地增大支承辊的厚度，以不至于使支承辊以及环形带的总热容量减小。
另外，本发明的定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送且借助热量以及压力将上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上的定影部件、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影部件的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构；其中，上述环形带与上述定影部件的表面接触的接触部分在上述环形带的移动方向上的长度，为上述定影部件的周长的0.1倍以上。
如上所述，在定影动作中形成了按温度高低的顺序依次为加热机构＞支承辊＞环形带＞定影部件表面这样的温度梯度。其中，可从实验了解到，环形带与定影部件表面的温差主要受上述环形带与上述定影部件的表面接触的接触部分在上述环形带移动方向上的长度(加热咬入部宽度)所影响。
可从试验得知，尤其是当加热咬入部宽度相对于定影部件的周长为0.1倍以上时，可将环形带与定影部件表面的温差抑制在30～40度以下。当能够将环形带与定影部件表面的温差减小时，能够将定影动作中的环形带、支承辊的温度抑制得较低，其结果，在定影结束后或因卡纸等使得定影部件的旋转以及加热机构的加热停止后，根据上述方案可防止环形带以及定影部件表面的因温度引起的劣化，能够减轻图象不均现象。
而且，本发明的定影装置在上述方案的基础上，优选上述环形带的玻化温度以及熔点中较低的一种温度在250℃以上。
由定影中的温度梯度，使得支承辊以及环形带变成比定影部件的温度高的温度，然而，根据上述方案，由于环形带的耐热性良好，所以即使环形带为薄膜状形态，也可减轻热损伤。
另外，在本发明的定影装置中，优选上述加热机构是封入气体的导热系数为110×10-4[W/m·K]以下的卤素灯。
由实验得知，与封入气体的导热系数为177×10-4[W/m·K]以下的卤素灯相比，能够抑制灯丝的热量不必要地传递到封入气体或灯管(玻璃管)上，其结果，能够将卤素灯的灯管温度降低100℃以上。
由此，在定影部件的旋转以及加热机构的加热停止后，从加热机构移动到支承辊上的热量变小，支承辊的温度上升受到抑制，其结果，能够抑制环形带、定影部件的局部温度上升。而且，可抑制环形带、定影部件的表面的温度劣化，减轻减小图象不均现象。
另外，在本发明的定影装置中，上述定影部件具备夹持上述记录材料的定影辊以及加压辊，上述定影辊接触上述记录材料上的未定影调色剂图象，上述环形带与上述定影辊的表面接触。
根据上述方案，能够有效地加热未定影调色剂，减小定影时消耗的电力，并且能够缩短预热时间。
另外，本发明的定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送的定影辊和加压辊、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影辊的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构；上述定影辊借助热量以及压力使上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上；其中，具备与上述加压辊的表面接触、从表面加热该加压辊的加热辊。
根据上述方案，通过在与定影辊对置的加压辊上设置加热辊，能够快速且有效地应对预热时间的缩短以及定影处理中的加压辊温度降低。但是，与定影辊的温度相比，加热辊的温度较低也没关系，因而能够使用在内部具备热源的加热辊，与使用环形带的外部加热装置相比，能够将定影装置小型化。
而且，通过快速加热加压辊，能够从加压辊供给到记录材料的热量增大，其结果，可抑制本应从定影辊供给的热量。根据该效果，降低了用于将热量供给到定影辊表面的加热机构、支承辊以及环形带的温度梯度，能够抑制与定影辊接触的环形带的升温。由此，能够防止环形带以及定影部件表面的因温度造成的劣化，能够减轻图象不均。
另外，本发明的图象形成装置具备在记录材料上形成调色剂图象的调色剂图象形成机构和上述定影装置。由此，能够防止环形带以及定影部件表面的因温度造成的劣化，能够减轻图象不均现象。
在发明的详细说明中所提及的具体的实施方式或实施例仅仅用于使本发明的技术内容为人所清楚了解，并不能将其认为是只限定于这样的具体例子进行狭义解释的内容，本发明能够在本发明的构思与后述的权利要求的范围内进行各种各样的变更实施。
权利要求
1.一种定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送且借助热量以及压力将上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上的定影部件、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影部件的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构，其中，当将上述加热机构的热容量设为C1、将上述支承辊的热容量设为C2、将与上述支承辊接触的部分的上述环形带的热容量设为C3时，满足下式(1)的关系(C2+C3)/C1≥2 ……式(1)。
2.一种定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送且借助热量以及压力将上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上的定影部件、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影部件的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构，其中，当将上述环形带的厚度设为t，将上述环形带的导热系数设为λ时，满足以下的式(2)的关系t/λ≤0.001[m2K/W] ……式(2)。
3.一种定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送且借助热量以及压力将上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上的定影部件、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影部件的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构，其中，上述环形带与上述定影部件的表面接触的接触部分在上述环形带的移动方向上的长度，为上述定影部件的周长的0.1倍以上。
4.如权利要求1至3中任一项所述的定影装置，其特征在于，上述环形带的玻化温度以及熔点中较低的一种温度为250℃以上。
5.如权利要求1至3中任一项所述的定影装置，其特征在于，所述加热机构是封入气体的导热系数为110×10-4[W/m·K]以下的卤素灯。
6.如权利要求1至3中任一项所述的定影装置，其特征在于，上述定影部件具备夹持上述记录材料的定影辊以及加压辊，上述定影辊接触上述记录材料上的未定影调色剂图象，上述环形带与上述定影辊的表面接触。
7.一种定影装置，具备一边夹持记录材料一边对其进行输送的定影辊和加压辊、多个支承辊、架设在上述多个支承辊上且与上述定影辊的表面接触的环形带、以及设置在上述支承辊内部的加热机构，上述定影辊借助热量以及压力使上述记录材料上的未定影调色剂图象定影到该记录材料上，其中，具备与上述加压辊的表面接触并从表面加热该加压辊的加热辊。
8.一种图象形成装置，其特征在于，包括在记录材料上形成调色剂图象的调色剂图象形成机构、以及如权利要求1、2、3、7中任一项所述的定影装置。
全文摘要
本发明的定影装置具备一边夹持记录纸(P)一边对其进行输送且借助热量以及压力将记录纸上的未定影调色剂图像定影到该记录纸(P)上的定影辊以及加压辊，两个支承辊，架设在上述支承辊上且与上述定影辊的表面接触的环形带，以及设置在上述支承辊的内部的加热灯。并且，当将加热灯的热容量设为C1、将支承辊的热容量设为C2、将与支承辊接触的部分的环形带的热容量设为C3时，满足(C2+C3)/C1≥2的关系。由此，能够实现环形带以及定影部件表面的热损伤以及图像不均现象得到抑制的外部带加热方式的定影装置。
文档编号G03G15/00GK101038471SQ20071008575
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月14日 优先权日2006年3月14日
发明者山名真司, 朝仓建治, 香川敏章 申请人:夏普株式会社