专利名称：用于图像形成设备的定影装置以及定影方法
技术领域：
本发明涉及用于图像形成设备的定影装置，该定影装置安装于诸如复印机、打印机、传真机的图像形成设备，用于热定影墨粉图像。
背景技术：
存在这样一种定影装置作为用于诸如复印机、打印机等电子照相类型图像形成设备的定影装置，即，该定影装置通过加热辊与加压辊之间形成的辊隙插入纸张并通过热和压力来定影墨粉图像。近年来，存在这样一种装置作为加热型定影装置，即，用金属导电层覆盖形成在加热辊的芯部件外侧的弹性件层的表面，并用感应加热系统加热金属导电层。感应加热系统是用于向感应加热线圈供应预定电力以产生磁场的系统，并当由磁场在金属导电层中产生涡电流时立刻加热金属导电层，以加热加热辊。
这样，以这样一种方式来构造用金属导电层覆盖弹性件层表面的热辊，即，使得弹性件层(诸如包含微小气泡的海绵状物)的热膨胀系数高于金属导电层的热膨胀系数。因此，当加热加热辊时，由于弹性件层与金属导电层之间在热膨胀系数上的差异而导致加热辊沿纵向方向的硬度变得不均匀。加热辊沿纵向方向在硬度上的不均匀性导致辊隙宽度的改变或加热辊形状的改变，这会影响定影能力。
为了避免这种情况，在相关技术中，弹性件层被形成为哑铃形状，在纵向方向上其中央部处的外径小于其两个端部处的外径。因此，加热辊的纵向方向的中央部在弹性件层与金属导电层之间设有空间。由于该空间的存在，当加热辊被加热时弹性件层热膨胀，并防止金属导电层被从内部向上推出，从而加热辊沿纵向方向的硬度保持均匀。
然而，当将弹性件层形成为哑铃形状时，在加热辊达到可定影温度之前，通过与加压辊相接触而产生的载荷集中于加热辊的两个端部。因此，加热辊可能在早期就变成破损的，使得弹性件层与芯部件相接触的边界部分在加热辊的两个端部处受损。
因此，在用于通过加热辊(其中，弹性件主体的表面由金属导电层覆盖)进行热定影的定影装置中，期望开发一种用于图像形成设备的定影装置，在该定影装置中，在与同加压辊相接触而产生的载荷无关的情况下，加热辊沿纵向方向的硬度保持均匀，以获得理想的定影能力并防止早期损坏，从而实现较长的使用寿命。
发明内容
因此，本发明的优点在于提供一种用于图像形成设备的定影装置，该定影装置通过加热辊进行热定影，在该加热辊中，弹性件层的表面由导热层覆盖，其中，尽管提供了用于释放弹性件层膨胀的空间，但是加压辊相对于加热辊的压力是变化的，以防止载荷集中于加热辊的两个端部，从而实现加热辊的较长使用寿命。
为了实现上述优点，本发明的一个方面是提供一种用于图像形成设备的定影装置，该定影装置具有加热转动件，其通过用金属导电层覆盖弹性件层的表面而形成；感应加热机构，用于在金属导电层中产生感应电流；加压件，该加压件可与加热转动件相接触，以便与加热转动件一起夹住并输送记录介质；加压机构，该加压机构可以以多种措施来改变加压件相对于加热转动件的压力或者解除加压件相对于加热转动件的压力。
图1是示出了根据本发明第一实施例的图像形成设备的示意性结构图；图2是从垂直于加热辊轴线的方向所看到的根据本发明第一实施例的定影装置的示意性布局图；图3是示出了根据本发明第一实施例的加热辊的示意性透视图；图4是示出了根据本发明第一实施例的定影装置的控制系统的示意性框图；图5是示出了根据本发明第二实施例的定影装置的示意性解释图；图6是示出了根据本发明第三实施例的定影装置的示意性解释图；图7是从垂直于加热辊轴线的方向所看到的本发明第三实施例的定影装置的示意性布局图；图8是根据本发明第四实施例的定影装置的控制系统的示意性框图；
图9是从垂直于加热辊轴线的方向所看到的根据本发明第五实施例的定影装置的示意性布局图；以及图10是示出了从一个方向所看到的根据本发明第五实施例的定影装置的示意性解释图。
具体实施例方式
现在将参照附图详细描述本发明的第一实施例。图1是示出了图像形成设备1的示意性结构图，该图像形成设备包括安装于其上的根据本发明第一实施例的定影装置26。图像形成设备1包括盒式机构3，用于将作为定影介质的纸张P供应至图像形成单元2；以及扫描器单元6，用于读取由自动稿件供给装置4供应到其上表面上的原稿D。校准辊8设置在从盒式机构3到图像形成单元2的输送路径7上。
图像形成单元2在感光鼓11周围具有充电装置12，用于按照感光鼓11的转动方向顺序地对感光鼓11均匀地充电，如箭头q所示；激光曝光装置13，用于根据来自扫描器单元6的图像数据在被充电的感光鼓11上形成潜像；显影装置14；转印充电器16；分离充电器17；清洁器18；中和(neutralization)LED 20。在图像形成过程中，图像形成单元2根据已知的电子照相系统在感光鼓11上形成墨粉图像，并将墨粉图像转印到纸张P上。
图像形成单元2的沿纸张P输送方向的下游，设置有排纸输送路径22，用于朝向排纸单元21输送上面转印有墨粉图像的纸张P。在排纸输送路径22上，设置有用于将与感光鼓11分离的纸张P输送到定影装置26的输送带23以及用于将已经过定影装置26之后的纸张P排出到排纸单元21的排纸辊24。
接下来，将描述定影装置26。图2是示出了定影装置26的示意性结构图。定影装置26包括用作加热转动件的加热辊27和用作加压件的加压辊28。定影装置26包括用作驱动机构的电机47，用于向加热辊27的轴部件27a提供转动力。加压辊28通过上推式凸轮(push-up cam)42与加热辊27相接触以及脱离接触，该上推式凸轮由电磁线圈(solenoid)41使之滑动。电磁线圈41和上推式凸轮42构成加压机构。上推式凸轮42的凸轮部42a与加压辊28的轴部件28a相抵靠并向上推动加压辊28。另一方面，克服上推式凸轮42的上推力在离开加热辊27的方向上的拉力通过压力释放弹簧43被供给到加压辊28的轴部件28a。
沿箭头r所示的加热辊的转动方向，在加热辊27的周围设置有用于防止定影之后纸张P卷绕的分离爪31、用于检测加热辊27端部的表面温度的热敏电阻器32、用作感应加热机构的感应加热装置33、清洁装置34、用于在无接触的情况下检测加热辊27表面温度的红外线温度传感器36、以及用于检测加热辊27表面温度异常并停止加热的自动调温器37。加热辊27包括，例如，位于直径为20mm的轴部件27a周围的用作弹性件层的泡沫橡胶层27b、金属导电层27c、硅橡胶层27d、以及释放层27e，且加热辊的直径为40mm。
在加压辊28的周围，沿箭头s所示的加压辊的转动方向，设置有用于防止纸张P卷绕的分离爪44以及清洁辊46。加压辊28包括，例如，位于轴部件28a周围的具有弹性的硅橡胶层28b以及由碳氟化合物橡胶制成的释放层28c，且加压辊的直径为40mm。
当由于被上推式凸轮42上推，加压辊28受到按压并克服压力释放弹簧43的弹簧力而与加热辊27相接触时，加热辊27的表面弹性变形。因此，相对于纸张输送方向具有恒定接触宽度的辊隙30形成在加热辊27与加压辊28之间。
加热辊27的泡沫橡胶层27b由泡沫橡胶(其为泡沫硅掾胶等)制成，并粘结于轴部件27a。如图3中所示，泡沫橡胶层27b沿纵向方向在两个端部127b处的厚度都是7.5mm，而在其中央部227b处的厚度为7mm。因此，沿纵向方向，在加热辊27的中央部227b处的泡沫橡胶层27b与金属导电层27c之间形成有约0.5mm的空间。用于当泡沫橡胶层27b热膨胀时释放所述空间中空气的排气孔29形成在泡沫橡胶层27b的一个端部127b处。
加热辊27的金属导电层27c由例如0.02mm至0.1mm厚的铝(Al)制成，并且覆盖泡沫橡胶层27b。金属导电层27c的材料没有限制，只要其为通过涡电流产生热量的材料(诸如镍(Ni)或铁(Fe))即可。硅橡胶层27d形成为具有约200μm的厚度。释放层27e由具有约30μm厚度的碳氟化合物树脂(PFA或PTFE(聚四氟乙烯)，或PFA和PTFE的混合物)制成。泡沫橡胶层27b的两个端部127b与金属导电层27c通过硅系列耐热粘合剂相粘结。
导热装置33包括感应加热线圈33a。当驱动电流被供给到感应加热线圈33a时，产生磁场。通过该磁场，感应加热装置33在金属导电层27c中产生涡电流，以加热金属导电层27c。
定影装置26的控制系统的配置方式使得控制装置48连接至用于控制图像形成设备1主体的CPU 50，如图4中所示。来自于包括热敏电阻器32、红外线温度传感器36以及自动调温器37的各种传感器136的检测结果被提供到控制装置48的输入侧。感应加热装置33、电磁线圈41、电机47等连接至控制装置的输出侧。根据红外线温度传感器36的检测结果来控制感应加热装置33的驱动电流。根据红外线温度传感器36的检测结果在ON与OFF之间控制电磁线圈41。根据来自CPU 50的控制信号来控制电机47的驱动状态。
接下来，将描述操作。当图像形成设备1的电源被接通时，首先开始定影装置26的预热。因此，电机47被驱动，并且加热辊27沿箭头r所示的方向转动。将驱动电流供应到感应加热线圈33a，以加热金属导电层27c。在开始该预热时，电磁线圈41被断开，并且没有上推力从上推式凸轮42施加给加压辊28。
因此，压力释放弹簧43的弹簧力使得加压辊28与加热辊27脱离接触。由于当开始预热时加热辊27的温度基本上与室温相同，所以泡沫橡胶层27b不会热膨胀。因此，在中央部227b处的泡沫橡胶层27b与加热辊27的金属导电层27c之间形成约0.5mm的空间。
当由感应加热装置33对金属导电层27c进行加热时，泡沫橡胶层27b和金属导电层27c热膨胀。然而，由于泡沫橡胶层27b的热膨胀系数高于金属导电层27c的热膨胀系数，所以加热辊27的中央部227b处的空间被泡沫橡胶层27b填满，因此泡沫橡胶层27b和金属导电层27c在加热辊27的中央部227b处彼此紧密接触。加热辊27的中央部227b处空间中的空气从排气孔29排出。此时加热辊27的硬度在沿纵向方向的整个长度上基本是均匀的。
当加热辊27的温度达到作为预热完成温度的170℃时，控制装置48根据红外线温度传感器36的检测结果停止由金属导电层27c进行的加热。而且，控制装置48暂时停止电机47，以停止加热辊27的转动。随后，控制装置48接通电磁线圈41，以使上推式凸轮42沿箭头t所示的方向滑动。从预热开始到预热完成需约30秒钟，在预热完成时加热辊27表面的温度达到170℃。然而，加热辊27内的泡沫橡胶层27b的温度不会突然升高。因此，在加热辊27的表面温度达到170℃后已等候了一段时间(例如，约60秒钟)直到实现泡沫橡胶层27b的预定膨胀之后，电磁线圈41被接通。
因此，上推式凸轮42的凸轮部42a沿箭头u所示的方向上推加压辊28的轴部件28a，并且加压辊28在40kg的压力下与加热辊27进行压力接触。因此，在加热辊27与加压辊28之间形成可充分定影墨粉图像的辊隙30。当预热完成时，泡沫橡胶层27b充分地热膨胀，因此在两个端部127b与中央部227b在外径方面没有差异。换句话说，通过泡沫橡胶层27b的充分热膨胀，泡沫橡胶层27b和金属导电层27c在加热辊27沿纵向方向的整个长度上彼此紧密接触。因此，加压辊28的压力基本上均匀地加载在加热辊27的沿纵向方向的整个长度上。换句话说，在辊隙30处产生的压力在加热辊27沿纵向方向的整个长度上变得均匀。施加到轴部件27a与泡沫橡胶层27b之间的边界处的载荷也变得均匀。
此时，在图像形成设备1的主体侧上，CPU 50根据来自于红外线温度传感器36的检测结果在控制面板(未示出)等上显示预热已完成因此其处于就绪状态。在加热辊27达到预热完成温度之后，根据红外线温度传感器36和热敏电阻器32的检测结果，保持160±10℃的就绪温度。换句话说，在就绪状态中，在加压辊28通过40kg的压力与加热辊27进行压力接触的状态下，控制装置48在ON与OFF之间控制感应加热装置33和电机47，从而加热辊27保持在160±10℃的就绪温度下。
当在该就绪状态下指示开始打印操作时，图像形成设备1启动图像形成过程。在图像形成单元2中，沿箭头q所示的方向转动的感光鼓11被充电装置12均匀地充电，并且激光曝光装置13根据原稿的信息将激光束照射在感光鼓上，从而在感光鼓上形成静电潜像。随后，静电潜像通过显影装置14被显影，并且墨粉图像形成在感光鼓11上。
感光鼓11上的墨粉图像通过转印充电器16被转印到纸张P上。随后，纸张P与感光鼓11分离，并被输送到定影装置26。在定影装置26中，纸张P被插入到由电机47驱动和转动的加热辊27与随之转动的加压辊28之间的辊隙30中，并且墨粉图像通过热和压力被定影。
由于此时在辊隙30处产生的压力在加热辊27的整个长度上是均匀的，因此确保了在加热辊27的整个长度上的足够的辊隙宽度，并且纸张P上的墨粉图像沿扫描方向上被令人满意地定影在整个长度上。施加在与加热辊27的轴部件27a相接触的泡沫橡胶层27b的边界的载荷不会集中于两个端部127b，并且在泡沫橡胶层27b的整个长度上基本是均匀的。
当已顺序地如上所述那样重复了图像形成过程之后而切断电源时，电磁线圈41被断开，并且压力释放弹簧43的弹簧力使得加压辊28与加热辊27脱离接触。
根据本实施例，为了减缓泡沫橡胶层27b与金属导电层27c之间在热膨胀系数上的差异，泡沫橡胶层27b的两个端部127b形成的厚度大于中央部227b的厚度。因此，在定影时，加热辊27的硬度在沿纵向方向的整个长度上基本是均匀的。换句话说，加热辊27与加压辊28之间的辊隙30可以在加热辊27沿纵向方向的整个长度上被供以均匀的压力。因此，沿扫描方向在整个长度上可获得令人满意的定影图像。
而且，根据本实施例，虽然在加热辊27的预热完成之前加压辊28与加热辊27脱离接触，但是在加热辊27达到预热完成温度且泡沫橡胶层27b充分热膨胀之后，加压辊28与加热辊27进行压力接触。换句话说，在泡沫橡胶层27b的两个端部127b与中央部227b之间的外径上的差异消除之后，加压辊28与加热辊27进行压力接触，并且泡沫橡胶层27b和金属导电层27c在加热辊27沿纵向方向的整个长度上彼此紧密接触。因此，在加压辊28的压力接触时，施加于加热辊27的轴部件27a与泡沫橡胶层27b之间的边界处的载荷在加热辊27沿纵向方向的整个长度上变得均匀。因此，可防止由于载荷集中于泡沫橡胶层27b的两个端部127b而造成的泡沫橡胶层27b的两个端部127b的损坏，因此实现加热辊27的长使用寿命。
接下来，将描述本发明的第二实施例。除上述第一实施例以外，第二实施例还以以下方式构造，即，通过检测加热辊27与加压辊28之间的驱动/从动关系来执行加压辊28的压力控制，而其它结构与第一实施例相同。因此，在第二实施例中，与第一实施例中所述的那些部件相同的部件用相同的参考标号表示，并且省略其详细描述。
如图5中所示，第二实施例中的定影装置126包括位于加压辊28的轴部件28a侧部上的电机47，并且加热辊27由加压辊28驱动。当电磁线圈41处于OFF状态时，上推式凸轮42的凸轮部42a沿箭头u所示的方向推动加压辊28的轴部件28a，使得加压辊28相对于加热辊27的压力变为5kg。当电磁线圈41处于ON状态时，上推式凸轮42的凸轮部42a沿箭头u所示的方向上推加压辊28的轴部件28a，使得加压辊28相对于加热辊27的压力变为40kg。
用于检测轴部件27a的转数的编码器51连接于加热辊27的轴部件27a的一端。由编码器51检测的轴部件27a的转数被提供给控制装置48。
接下来，将描述操作。当通过接通图像形成设备1的电源为ON而开始预热时，电磁线圈41处于OFF状态，并且上推式凸轮42的推动力作用于加压辊28，使得加压辊28相对于加热辊27的压力变为5kg。当预热开始时，控制装置48驱动电机47，并将驱动电流供应给感应加热线圈33a。由编码器51检测的加热辊27的轴部件27a的转数被提供给控制装置48。因此，与加压辊28进行压力接触的加热辊27追随加压辊28沿箭头s所示方向的转动，因而加热辊沿箭头r所示的方向转动。
然而，当开始预热时加热辊27的温度基本上与室温相同，因此在加热辊27的在中央部227b处的泡沫橡胶层27b与金属导电层27c之间形成约0.5mm的空间，并且加热辊27与加压辊28仅在加热辊27的两个端部127b处彼此压力接触。因此，加压辊28的驱动转动仅在加热辊27的两个端部127b处被传递给加热辊，因而加热辊27不能被供以足够的转动力。因此，由编码器51检测的加热辊27的从动转数不稳定。
接着，当由感应加热装置33对金属导电层27c进行加热时，加热辊27的中央部227b处的空间通过热膨胀被泡沫橡胶层27b填满，因此在加热辊27的中央部227b处的泡沫橡胶层27b和金属导电层27c彼此紧密接触。此时，加压辊28的驱动转动被传递到加热辊27沿纵向方向的整个长度上。因此，加热辊27可从加压辊28获得足够的转动力，并且加热辊27的从动转数变得稳定且恒定。
当从编码器51的检测结果中获知热辊27的从动转数变为恒定时(例如，假定图像形成设备1的处理速度为200m.p.s，该从动转数与该速度相对应)，控制装置48接通电磁线圈41并使上推式凸轮42沿箭头t所示的方向滑动。因此，上推式凸轮42的凸轮部42a沿箭头u所示的方向进一步上推加压辊28的轴部件28a，从而加压辊28相对于加热辊27的压力变为40kg。与之相反，在图像形成设备1的主体侧上，当从编码器51的检测结果中获知热辊27的从动转数变为恒定时，加热辊27的预热完成，并且鉴于泡沫橡胶层27b已获得了预定的膨胀，故显示这样的事实，即，处于就绪状态。随后，根据红外线温度传感器36和热敏电阻器32的检测结果，图像形成设备1保持就绪状态。
随后，以与第一实施例相同的方式执行图像形成过程。当已结束整个图像形成过程后断开电源时，电磁线圈41被断开，并且上推式凸轮42沿与箭头t所示方向相反的方向滑动。因此，加压辊28被压力释放弹簧43的弹簧力沿与箭头u所示方向相反的方向拉动，使得加压辊28相对于加热辊27的压力减小为5kg。
在本实施例中，尽管描述了用于改变加压辊28的压力的时间是在从编码器51的检测结果中获知加热辊27的从动转数变为恒定时，但不局限于此。例如，甚至在加热辊27的从动转动数变为恒定之后，也可将电磁线圈41留在OFF状态中，之后通过打印指令等执行仅在图像形成过程期间才进行的电磁线圈41的接通，以将加压辊28相对于加热辊27的压力改变为40kg。换句话说，甚至在预热完成之后处于就绪状态中时，也可将加压辊28相对于加热辊27的压力保持在较低水平，并且仅在执行图像形成过程时才增加加压辊28的压力。
根据本实施例，与第一实施例中一样，在定影时，辊隙30在加热辊27沿纵向方向的整个长度上被均匀地供以压力。因此，沿扫描方向的整个长度上获得了均匀且令人满意的定影图像。
而且，在本实施例中，在加热辊27的轴部件27a的从动转数变为恒定之前，加压辊28相对于加热辊27的压力被设定为较低值(5kg)。另一方面，当泡沫橡胶层27b充分地热膨胀并且加热辊27的轴部件27a的从动转数变得稳定时，或者仅当在加热辊27的轴部件27a的从动转数变得稳定后而执行图像形成过程时，加压辊28相对于加热辊27的压力增加至40kg。因此，甚至当加热辊27和加压辊28在低温下仅在加热辊27的两个端部127b处彼此压力接触时，作用于加热辊27的两个端部127b处的载荷也较低。因此，可防止由于载荷集中于泡沫橡胶层27b的两个端部127b而造成的泡沫橡胶层27b的两个端部127b的损坏，因此实现加热辊27的长使用寿命。
接下来，将描述本发明的第三实施例。除上述第二实施例以外，第三实施例还以以下方式构造，即，使用加热辊27的圆周速度来检测加热辊27与加压辊28之间的驱动/从动关系，而其它结构与第二实施例中的相同。因此，在第三实施例中，与第二实施例中所述的那些部件相同的部件用相同的参考标号表示，并且省略其详细描述。
如示出了第三实施例的图6中所示，定影装置226包括位于加压辊28的轴部件28a侧部上的电机47，并且加热辊27由加压辊28驱动，与第二实施例中相同。用于读取加热辊27的转数的标记(mark)52形成在加热辊27外圆周上的释放层27e的一端处。如图7中所示，用于检测标记52的光耦合器53设置在加热辊27周围的从感应加热装置33延伸到清洁装置34的范围内的一位置处。与光耦合器53的检测结果相对应的标志52的运动速度被提供给控制装置48。
与第二实施例中的情况一样，当开始预热时，加压辊28相对于加热辊27的压力被设定为5kg。当开始预热并且电机47被驱动时，加热辊27被加压辊28的驱动转动所驱动和转动。然而，当开始预热时，加热辊27与加压辊28仅在加热辊27的两个端部127b处彼此压力接触，因此，加热辊27不能被供以足够的转动力。因此，加热辊27的转动不稳定，并且由光耦合器53检测的标记52的运动速度变化。
接着，当加热辊27被加热，并且泡沫橡胶层27b和金属导电层27c在中央部227b处彼此紧密接触时，加压辊28的驱动转动被传递到加热辊27沿纵向方向的整个长度。因此，加热辊27从加压辊28被供以足够的转动力，因而加热辊27的转动变得稳定。当加热辊27的转动变得稳定并且由光耦合器53检测的标记52的运动速度变为恒定时，加热辊27的预热完成，并且鉴于泡沫橡胶层27b已达到预定膨胀，故显示这样的事实，即，处于就绪状态。控制装置48接通电磁线圈41，并且加压辊28相对于加热辊27的压力被设定为40kg。随后，执行图像形成过程，如同第二实施例。在已结束整个图像形成过程之后，断开电源，并将加压辊28相对于加热辊27的压力设定回5kg。
根据本实施例，与第二实施例中一样，在定影时，辊隙30在加热辊27沿纵向方向的整个长度上被均匀地供以压力。因此，沿扫描方向的整个长度上获得了均匀且令人满意的定影图像。
而且，根据本实施例，在加热辊27外圆周上的释放层27e的运动速度稳定之前，加压辊28相对于加热辊27的压力被设定为较低值，同时仅在加热辊27的释放层27e的运动速度稳定之后或者在加热辊27的释放层27e的运动速度稳定后执行图像形成过程时，加压辊28相对于加热辊27的压力才增加。因此，甚至当加热辊27和加压辊28在低温下仅在加热辊27的两个端部127b处彼此压力接触时，作用于加热辊27的两个端部127b的载荷也较低。因此，可防止由于载荷集中于泡沫橡胶层27b的两个端部127b而造成的泡沫橡胶层27b的两个端部127b的损坏，因此实现了加热辊27的长使用寿命。
接下来，将描述本发明的第四实施例。除上述第二实施例以外，第四实施例还以以下方式构造，即，使用预定的预热时间(预热所需的时间周期)来执行加热辊27与加压辊28之间的驱动/从动关系的检测，而其它结构与第二实施例中的相同。因此，在第四实施例中，与第二实施例中所述的那些部件相同的部件用相同的参考标号表示，并且省略其详细描述。
如图8中所示，在第四实施例中，参考预热时间被储存在存储器448a中，例如位于控制装置448中。例如，当室温为例如25℃时，储存30秒钟的时间周期，该时间周期从电源被接通的时刻直到加热辊27的温度达到170℃(该温度为预热完成温度)。接着，存储器448a还储存例如60秒钟，作为从预热完成直到泡沫橡胶层27b达到预定膨胀的时间周期。控制装置448中的计算单元448b从参考预热时间中折算与相应室温相对应的预热时间。
当开始预热时，加压辊28相对于加热辊27的压力被设定为5kg。当开始预热时的室温例如为25℃时，储存在存储器中的预热时间为30秒钟，因此控制装置448驱动电机47并向感应加热线圈33a供应驱动电流，时间约30秒钟。计时器448c总共计数90秒钟，即，从预热开始的30秒钟和直到泡沫橡胶层27b达到预定膨胀的60秒钟。当计数完成时，控制装置448接通电磁线圈41，并且将加压辊28相对于加热辊27的压力设定为40kg。
此时，加热辊27已达到170℃(该温度为预热完成温度)，并且因此中央部227b的泡沫橡胶层27b和金属导电层27c彼此紧密接触。因此，加压辊28相对于加热辊27的压力产生的载荷分散在加热辊27沿纵向方向的整个长度上。
随后，以与第二实施例相同的方式执行图像形成过程。在已结束整个图像形成过程之后，断开电源，并将加压辊28相对于加热辊27的压力减回到5kg。
在预热开始时室温不是25℃时，计算单元448b从参考预热时间中计算与相应室温相对应的预热时间。例如，当在10℃的室温下计算出60秒钟的预热时间时，接通电源并且向感应加热线圈33a提供的驱动电流，时间为60秒。接着在60秒钟过去之后，加压辊28相对于加热辊27的压力被设定为40kg。
尽管在本实施例中设定了参考预热时间并且使用计算单元448b计算出了与相应室温相对应的预热时间，但不局限于此。例如，也可在存储器448a中储存时间表，在该时间表中列出与相应室温相对应的预热时间，并且当通过查阅时间表查询到的与室温相对应的预热时间过去了时，接通电磁线圈41。
根据本实施例，与第二实施例中一样，在定影时，辊隙30在加热辊27沿纵向方向的整个长度上被均匀地供以压力。因此，沿扫描方向在整个长度上获得了均匀且令人满意的定影图像。
而且，在本实施例中，预热时间被计算出并且预热时间期间内的加压辊28相对于加热辊27的压力被设定为较低值，同时当预热时间过去时，或者预热时间过去后仅当执行图像形成过程时，加压辊28相对于加热辊27的压力才增加。因此，可降低在低温下作用于加热辊27的两个端部127b的载荷。因此，可防止由于载荷集中于泡沫橡胶层27b的两个端部127b而造成的泡沫橡胶层27b的两个端部127b相对于轴部件27a的边界处的损坏，因此实现了加热辊27的长使用寿命。
接下来，将描述本发明的第五实施例。除上述第一实施例以外，第五实施例还以以下方式构造，即，加热辊27的两端在需要时被驱动，而其它结构与第一实施例中的相同。因此，在第五实施例中，与第一实施例中所述的那些部件相同的部件用相同的参考标号表示，并且省略其详细描述。
如图9和图10中所示，在第五实施例中，定影装置326的加压辊28通过支承件(bearing member)60上推轴部件28a，以使之在40kg的压力下与加热辊27压力接触。支承件60通过弹簧60b恒定地朝向加热辊27推动用于支撑轴部件28a的支承杆60a。
用作主驱动机构的电机47连接至加热辊27的轴部件27a的一侧α。用作辅助驱动机构的辅助电机147和编码器51连接至轴部件27a的另一侧β。辅助电机147仅在必要时通过第一齿轮150a和第二齿轮150b向加热辊27提供驱动力，该第一齿轮和第二齿轮的转动受电磁离合器148控制，而该电磁离合器由控制装置48接通和断开。由编码器51检测的轴部件27a的转数被提供给控制装置48。
当通过接通图像形成设备1的电源而开始预热时，加压辊28由支承件60上推，使得加压辊28相对于加热辊27的压力变为40kg。当预热开始时，控制装置48驱动电机47，并将驱动电流供应到感应加热线圈33a。因此，加压辊28由加热辊27驱动并转动。
在此期间，编码器51检测轴部件27a的另一侧β的转动速度。直到预热完成之前，在加热辊27的中央部227b处形成有空间，并且加热辊27和加压辊28仅在加热辊27的两个端部127b处进行压力接触。因此，由于加压辊28的压力使得载荷在加热辊27的两个端部127b处集中于轴部件27a与泡沫橡胶层27b之间的边界部分，这阻碍了加热辊27的转动。因此，轴部件27a的转动在为连接有电机47的β侧上受阻。
当从编码器51的检测结果中获知轴部件27a的一侧α和另一侧β之间的转动速度的差异时，控制装置48接通电磁离合器148，以将辅助电机147的驱动连接于第一齿轮150a。而且，第一齿轮150a的转动通过第二齿轮150b被传递到轴部件27a，并且轴部件27a的β侧接收与一侧α相同的速度的转动驱动力的辅助供应。
因此，轴部件27a的两端的转动是相等的，并且当从编码器51的输出中检测到这一点时，电磁离合器148被断开，以停止轴部件27a的β侧上的辅助驱动。由于在此期间内进行金属导电层27c的加热，所以在加热辊27的中央部227b处的泡沫橡胶层27b和金属导电层27c彼此紧密接触。因此，来自于加压辊28的载荷被分散在加热辊27的整个长度上，因而消除了轴部件27a在β侧上的转动受阻。在预热完成之后，在等待实现泡沫橡胶层27b的预定膨胀之后，例如，约60秒钟，与第一实施例中一样，执行图像形成过程。
尽管在本实施例中检测了轴部件27a的转动速度并且执行了由辅助电机147进行的辅助驱动，但是辅助电机147的驱动控制不局限于此。例如，也可以设定为这种方式，即，轴部件27a的β侧从预热开始直到预热时间过去一直由辅助电机147驱动。
根据本实施例，与第一实施例中一样，在定影时，辊隙30在加热辊27沿纵向方向的整个长度上被均匀地供以压力。因此，沿扫描方向的整个长度上获得了均匀且令人满意的定影图像。
而且，在本实施例中，转动驱动力通过辅助电机147被供给到加热辊27的轴部件27a的β侧，直到由加压辊28的载荷造成的加热辊27的轴部件27a的转动速度的延迟被消除。因此，可防止泡沫橡胶层27b在加热辊27两个端部127b处的损坏，因而实现了加热辊27的长使用寿命。
本发明不局限于上述实施例，并且在本发明的范围内可作出各种修正。弹性件层的形状不受限制，并且弹性件层与感应加热部件之间的空间的形状也不受限制，只要该空间可吸收弹性件层的热膨胀即可。例如，弹性件层的中央部可形成为像锯齿形。弹性件层的弹性系数也是任意的。而且，加热辊的特征不受限制，并且预热时间、预热完成时的加热辊温度也不受限制。在预热完成之后等待实现弹性件层的预定膨胀的时间也不受限制。
如以上所详细描述，根据本发明，定影时加热辊的硬度在其沿纵向方向的整个长度上基本上是均匀的。因此，均匀的压力可在加热辊沿纵向方向的整个长度上被施加于加热辊与压力件之间的辊隙，从而可获得令人满意的定影图像。另外，根据本发明，由于与加压辊相接触而施加于加热辊的载荷减小了，直到加热辊的硬度在其沿纵向方向的整个长度上变得基本上均匀。因此，防止了加热辊在早期被损坏，并实现了长使用寿命。
权利要求
1.一种用于图像形成设备的定影装置，所述定影装置包括加热转动件，其通过用金属导电层覆盖弹性件层的表面而形成；感应加热机构，用于在所述金属导电层中产生感应电流；加压件，所述加压件可与所述加热转动件相接触，以便与所述加热转动件一起夹住并输送记录介质；以及加压机构，所述加压机构可以以多种措施来改变所述加压件相对于所述加热转动件的压力或者解除所述加压件相对于所述加热转动件的压力。
2.根据权利要求1所述的用于图像形成设备的定影装置，其中，所述弹性件层沿纵向方向在中央部处的外径小于两个端部的外径，并且在所述两个端部处与所述金属导电层粘结。
3.根据权利要求2所述的用于图像形成设备的定影装置，其中，所述记录介质被夹住和输送时的由所述加压机构施加的压力大于所述加热转动件的预热完成时的由所述加压机构施加的压力。
4.根据权利要求2所述的用于图像形成设备的定影装置，其中，所述记录介质被夹住和输送时的由所述加压机构施加的压力大于所述加热转动件处于就绪状态时的由所述加压机构施加的压力。
5.根据权利要求2所述的用于图像形成设备的定影装置，其中，所述加压机构根据所述加热转动件的温度变化而改变压力。
6.根据权利要求2所述的用于图像形成设备的定影装置，其中，所述加压件被连接于驱动机构，并且所述加热转动件与所述加压件相接触，因而被所述加压件转动，并且所述加压机构根据所述加压件引起的所述加热转动件的轴的从动转动速度而改变压力。
7.根据权利要求2所述的用于图像形成设备的定影装置，其中，所述加压件被连接于所述驱动机构，并且所述加热转动件与所述加压件相接触因而被所述加压件转动，并且所述加压机构根据所述加压件引起的所述加热转动件的外圆周的从动转动速度而改变压力。
8.根据权利要求2所述的用于图像形成设备的定影装置，其中，所述加压机构在所述加热转动件的预热时间结束之后改变压力。
9.一种用于图像形成设备的定影装置，所述定影装置包括加热转动件，其通过用金属导电层覆盖弹性件层的表面而形成；感应加热机构，用于在所述金属导电层中产生感应电流；加压件，所述加压件可与所述加热转动件相接触，以便与所述加热转动件一起夹住并输送记录介质；主驱动机构，用于当所述加热转动件转动时向所述加热转动件沿纵向方向的一侧施加驱动力；以及辅助驱动机构，用于向所述加热转动件沿纵向方向的相对侧施加辅助驱动力，使得在通过所述主驱动机构向所述加热转动件施加所述驱动力的同时，所述辅助驱动机构能够解除所述辅助驱动力。
10.根据权利要求9所述的用于图像形成设备的定影装置，其中，所述弹性件层沿纵向方向在中央部处的外径小于在两个端部处的外径，并且在所述两个端部处与所述金属导电层粘结。
11.根据权利要求10所述的用于图像形成设备的定影装置，其中，所述辅助驱动机构根据沿纵向方向的所述相对侧的外周缘的转动速度而施加或解除由所述辅助驱动机构施加的辅助驱动力。
12.根据权利要求11所述的用于图像形成设备的定影装置，其中，所述辅助驱动机构在所述加热转动件的预热时间期间施加所述辅助驱动力，并在所述预热时间结束之后解除所述辅助驱动力。
13.一种图像形成设备的定影方法，在所述方法中，在加热转动件与加压件之间夹住并输送记录介质，所述加热转动件通过用金属导电层覆盖弹性件层的表面而形成，所述加压件可与所述加热转动件相接触，所述方法包括以下步骤通过感应加热而加热所述金属导电层；以多种措施来改变所述加压件相对于所述加热转动件的压力或者解除所述加压件的压力。
14.根据权利要求13所述的图像形成设备的定影方法，其中，所述弹性件层沿纵向方向在中央部处的外径小于在两个端部处的外径，并且在所述两个端部处与所述金属导电层粘结。
15.根据权利要求14所述的图像形成设备的定影方法，其中，改变所述压力，以使得当所述记录介质被夹住和输送时的所述压力大于所述加热转动件的预热完成时的所述压力。
16.根据权利要求14所述的图像形成设备的定影方法，其中，改变所述压力，以使得当所述记录介质被夹住和输送时的所述压力大于所述加热转动件处于就绪状态时的所述压力。
17.根据权利要求14所述的图像形成设备的定影方法，其中，所述压力根据所述加热转动件的温度的变化而改变。
18.根据权利要求14所述的图像形成设备的定影方法，其中，所述压力根据由所述加压件引起的所述加热转动件的轴的转动速度而改变。
19.根据权利要求14所述的图像形成设备的定影方法，其中，所述压力根据由所述加压件引起的所述加热转动件的外周缘的转动速度而改变。
全文摘要
根据本发明的用于图像形成设备的定影装置以这样一种方式被构造，即，泡沫橡胶层的两个端部形成为比其中央部厚，以便由泡沫橡胶层与金属导电层之间的空间吸收泡沫橡胶层的膨胀。因此，在定影时，加热辊的硬度在其沿纵向方向的整个长度上基本是均匀的。在预热完成之前加压辊与加热辊脱离接触，并且在加热辊已达到预热完成温度之后加压辊与加热辊进行压力接触，使得施加于加热辊两个端部上的载荷减轻。
文档编号G03G15/00GK101059680SQ20071009817
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月20日 优先权日2006年4月20日
发明者杖田义德, 木野内聪, 高木修, 曾根寿浩 申请人:株式会社东芝, 东芝泰格有限公司