專利名稱：定影輥和具有該輥的定影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定影裝置。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種定影輥，其使輥單元穩(wěn)固地接觸利用磁通量的集中產(chǎn)生感應(yīng)熱的感應(yīng)熱產(chǎn)生單元，因此使感應(yīng)熱產(chǎn)生單元和具有該定影輥的定影裝置的效率最大化。
背景技術(shù)：
通常，諸如激光打印機(jī)、數(shù)碼復(fù)印機(jī)之類電子照相成像裝置，通過(guò)施加光到光敏介質(zhì)而打印單色或多色圖像，該光敏介質(zhì)帶有預(yù)定電勢(shì)以在其上形成靜電潛像。顯影裝置用預(yù)定顏色的調(diào)色劑使該靜電潛像顯影。所顯影的調(diào)色劑圖像被轉(zhuǎn)印到一張紙上。所轉(zhuǎn)印的圖像被定影到一張紙上。
根據(jù)所使用的顯影劑的類型，電子照相打印裝置分為濕型電子照相打印裝置或干型電子照相打印裝置。濕型電子照相打印裝置使用調(diào)色劑顆粒擴(kuò)散到液態(tài)載體中的顯影劑。干型電子照相打印裝置使用由調(diào)色劑顆粒組成的均質(zhì)的顯影劑、或載體顆粒和調(diào)色劑顆粒的混合物的異質(zhì)的顯影劑。
圖1是說(shuō)明利用鹵素?zé)糇鳛闊嵩吹某Ｒ?guī)定影裝置的縱向橫截面圖。圖2是沿線I-I′剖切的圖1的常規(guī)定影裝置的縱向橫截面圖。參考圖1和圖2，定影裝置10包括由鋁形成為柱體的兩個(gè)定影輥11和12。定影輥11和12中的每一個(gè)的兩端由軸承14支撐。定影輥11和12安裝為沿它們的縱向彼此接觸。涂層13形成在每個(gè)定影輥11和12的表面上。該涂層13形成一輥夾區(qū)(nip)，熱量通過(guò)該輥夾區(qū)從每個(gè)定影輥11和12傳遞到記錄介質(zhì)20上的調(diào)色劑圖像21。該輥夾區(qū)還有利于使每個(gè)定影輥11和12與定影到所述記錄介質(zhì)20上的調(diào)色劑圖像容易地分離。
加熱部分15被安裝在每個(gè)定影輥11和12的中心，并且利用鹵素?zé)糇鳛闊嵩?，?dāng)與外部電源(未示出)連接時(shí)該燈發(fā)出熱。加熱部分15與每個(gè)定影輥11和12的內(nèi)表面分離，在該加熱部分與該內(nèi)表面之間具有充滿空氣的空間。
如果由外部電源提供的電流施加到加熱部分15的兩端，加熱部分15產(chǎn)生輻射能。輻射能經(jīng)由空氣傳遞到每個(gè)定影輥11和12的內(nèi)表面，然后穿過(guò)由黑體(black body)形成的光熱轉(zhuǎn)化層而轉(zhuǎn)化為熱能。接著，熱能通過(guò)定影輥11和12和涂層13被傳導(dǎo)給輥夾區(qū)，輥夾區(qū)是定影輥11和12之間的界面。隨后熱能被傳遞給在記錄介質(zhì)20上的調(diào)色劑圖像21，使得調(diào)色劑圖像21通過(guò)該熱能而定影到記錄介質(zhì)20上。
然而，利用鹵素?zé)糇鳛闊嵩吹某Ｒ?guī)定影裝置具有幾個(gè)缺點(diǎn)。
首先，由于鹵素?zé)艟哂械偷臒嵝剩枰罅康臅r(shí)間來(lái)使鹵素?zé)糇儫?，直到該鹵素?zé)暨_(dá)到所期望的定影溫度。因而，用戶不得不等待打印文件，直到鹵素?zé)舯患訜岬剿谕亩ㄓ皽囟炔⑶页Ｒ?guī)定影裝置可用。
其次，由于鹵素?zé)襞c每個(gè)定影輥11和12的內(nèi)表面分離，在燈與該內(nèi)表面之間具有充滿空氣的空間，因而由鹵素?zé)舭l(fā)出的熱通過(guò)輻射加熱每個(gè)定影輥11和12，并且通過(guò)傳導(dǎo)而穿過(guò)定影輥11和12。因此，從鹵素?zé)舻蕉ㄓ拜?1和12的傳熱速度相對(duì)低。另外，由鹵素?zé)舭l(fā)出的熱還被傳遞到記錄介質(zhì)20，由此造成記錄介質(zhì)20的形成部分調(diào)色劑圖像部分和沒(méi)有形成調(diào)色劑圖像的其它部分之間的溫差。然而，常規(guī)定影裝置彌補(bǔ)溫度差要花費(fèi)一段時(shí)間，因而，難于達(dá)到在記錄介質(zhì)20上的均勻溫度分布。
最后，為達(dá)到從一個(gè)打印操作到另一個(gè)打印操作的平穩(wěn)傳遞，常規(guī)定影裝置消耗大量的功率來(lái)連續(xù)提供電流給加熱部分并均勻地維持定影輥11和12的溫度。
因此，需要這樣的具有定影輥的定影裝置有效并且高效地通過(guò)定影輥將熱傳遞到在定影輥之間的輥夾區(qū)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種定影輥，其通過(guò)使感應(yīng)熱產(chǎn)生單元與輥單元穩(wěn)固地接觸使得感應(yīng)熱產(chǎn)生單元與輥單元單元一起旋轉(zhuǎn)來(lái)提高感應(yīng)熱產(chǎn)生單元的效率，并且通過(guò)既利用由感應(yīng)熱產(chǎn)生單元的電阻產(chǎn)生的電阻熱又利用由渦流產(chǎn)生的感應(yīng)熱來(lái)增加將調(diào)色劑圖像定影到記錄介質(zhì)上的效率。本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種具有該定影輥的定影裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，定影輥包括輥單元。感應(yīng)熱產(chǎn)生單元被安裝在輥單元的外周表面上，并且響應(yīng)于所輸入的交流電流而在輥單元中產(chǎn)生渦流。絕緣單元使感應(yīng)熱產(chǎn)生單元與輥單元絕緣。
感應(yīng)熱產(chǎn)生單元可以通過(guò)蝕刻(ething)形成在輥單元的外周表面上。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)和顯著特征將變得清楚。


通過(guò)參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的若干示例性實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加清楚，其中圖1是利用鹵素?zé)糇鳛闊嵩吹某Ｒ?guī)定影裝置的縱向橫截面圖；圖2是沿圖1線I-I′剖切的圖1的常規(guī)定影裝置的側(cè)視橫截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的定影裝置的前視橫截面圖；圖4是圖3的定影裝置的一部分的放大圖；圖5A和5B是說(shuō)明通過(guò)蝕刻形成圖3的感應(yīng)熱產(chǎn)生單元的方法的前視橫截面圖；圖6是圖3的定影輥的供電單元的電路圖；圖7是說(shuō)明利用渦流在圖3的定影輥中產(chǎn)生感應(yīng)熱的前視橫截面圖；和圖8是圖3的定影輥的熱源的前視橫截面圖。
在全部圖中，相似的標(biāo)號(hào)應(yīng)理解為指相似的零件、部件和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
參考圖3和4，定影裝置100包括定影輥110，其產(chǎn)生熱而將調(diào)色劑圖像(未示出)定影在記錄介質(zhì)(未示出)上；和壓輥130，其安裝為沿定影輥110的縱向與定影輥110接觸，并且將記錄介質(zhì)向下壓到定影輥110上。該記錄介質(zhì)通過(guò)在定影輥110和壓輥130之間的輥夾區(qū)。
壓輥130由軸元件133支撐，使得壓輥130的輥體131關(guān)于軸元件133旋轉(zhuǎn)。壓輥130的輥體131形成為一管。涂層(coat layer)132形成在輥體131的外周表面上，以便有利于在將調(diào)色劑圖像定影到記錄介質(zhì)上后容易地使定影輥110與調(diào)色劑圖像分離。作為選擇，定影輥110可以形成為既施加熱又施加壓力給記錄介質(zhì)，在這種情況下，壓輥130是不必要的。
定影輥110具有輥單元111、感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112、絕緣單元113和供電單元140(圖6)。
輥單元111由電阻材料形成為一管。輥單元111由磁場(chǎng)磁化，并且是在其中傳導(dǎo)電流的導(dǎo)體。優(yōu)選地，但不是必要地，輥單元111由鐵合金、銅合金、鋁合金、鎳合金或鉻合金形成。
感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112安裝在輥單元111的外周表面上，產(chǎn)生根據(jù)從供電單元140輸入的電流強(qiáng)度變化的交變磁通量。優(yōu)選地，但不是必要地，感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112由銅基帶形線圈形成。感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112包覆有絕緣單元113，使得感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112可以與輥單元111的外周表面間隔開(kāi)。
絕緣單元113具有第一絕緣體1131，其覆蓋輥單元111的外周表面并且使感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112與輥單元111絕緣；和第二絕緣體1132，其覆蓋感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112。優(yōu)選地，絕緣單元113對(duì)介質(zhì)擊穿有抵抗力，即使在交流電輸入感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112時(shí)。通過(guò)使感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112與輥單元111絕緣，第一絕緣體1131大致防止交流電流入到輥單元111中。
優(yōu)選地，絕緣單元113具有高的耐壓值和強(qiáng)的抗介質(zhì)擊穿性。如果絕緣層113耐受從定影輥110的外部所提供的高電源電壓，那么絕緣層113具有高耐壓值。當(dāng)不高于絕緣層113的耐壓值(6Kvac或更高)的供電電壓施加到定影輥110上時(shí)，如果絕緣單元113一分鐘產(chǎn)生低于10mA的泄漏電流，并且沒(méi)有介質(zhì)擊穿，那么絕緣層113具有強(qiáng)的抗介質(zhì)擊穿性。絕緣層113可以由云母、聚酰亞胺、陶瓷、硅、聚氨酯、玻璃或聚四氟乙烯(PTFE)形成。
涂層114由PTFE在第二絕緣體1132的外周表面上形成，有利于使定影輥110與定影到記錄介質(zhì)的調(diào)色劑圖像容易地分離。
感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112優(yōu)選地螺旋形地設(shè)置在輥單元111的外周表面上。感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112可以通過(guò)以預(yù)定厚度和預(yù)定長(zhǎng)度繞輥單元111纏繞電阻材料而形成，或者這樣形成在輥單元111的外周表面上形成光致抗蝕劑構(gòu)成的感應(yīng)線圈層，然后將感應(yīng)線圈層蝕刻成螺旋形。因此，感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112穩(wěn)固地與輥單元111接觸，使得感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112與輥單元111一起旋轉(zhuǎn)。
通過(guò)蝕刻來(lái)形成感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112的方法是眾所周知的，因而下面參考圖5A和5B簡(jiǎn)要描述。
參考圖5A和5B，感應(yīng)線圈層以預(yù)定厚度形成在第一絕緣體1131上，然后光掩模膜M形成在感應(yīng)線圈層上以限定感應(yīng)線圈層上的感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112的圖案。
其后，光被施加到感應(yīng)線圈層，從而感應(yīng)線圈層只有未被光掩模膜M掩模的部分曝光。其后，利用化學(xué)藥品來(lái)蝕刻感應(yīng)線圈層的所曝光的部分。其后，去掉光掩模膜M，由此獲得感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112。
感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112的兩端連接到引線單元(lead unit)116，使得感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112可以經(jīng)由引線單元116電連接到供電單元。
當(dāng)交流電輸入到感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112時(shí)，在感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112中產(chǎn)生交變磁通量。交變磁通量在輥單元111中產(chǎn)生渦流。由于輥單元111具有電阻，因而它響應(yīng)于輸入其中的渦流而產(chǎn)生電阻熱。
端帽120和驅(qū)動(dòng)力傳遞端帽121分別形成在輥單元111的兩端。驅(qū)動(dòng)力傳遞端帽121包括驅(qū)動(dòng)力傳遞單元(未示出)，比如一齒輪，其與一電動(dòng)裝置連接(未示出)并使定影輥10旋轉(zhuǎn)，除這之外，驅(qū)動(dòng)力傳遞端帽121與端帽120相同。
氣孔122形成在端帽120中。氣孔122容許空氣進(jìn)入或離開(kāi)加熱輥111的內(nèi)部空間117，使得內(nèi)部空間117可以保持大氣壓力。
因此，即使當(dāng)輥單元111被從感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112傳遞來(lái)的熱量加熱，輥單元111的內(nèi)部空間117可以保持在大氣壓力，因?yàn)樵趦?nèi)部空間117的外面的空氣不斷經(jīng)由氣孔122進(jìn)入內(nèi)部空間117。氣孔122可以形成在驅(qū)動(dòng)力傳遞端帽121上。作為選擇，氣孔122可以既在端帽120上又在驅(qū)動(dòng)力傳遞端帽121上形成。
電極123安裝在端帽120和驅(qū)動(dòng)力傳遞端帽121中的每一個(gè)上。電極123電連接到引線單元116。外部供電單元(未示出)所提供的電流經(jīng)由供電單元140、電極123和引線單元116而被傳送到感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112。
參考圖6，供電單元140包括電源141、線路濾波器(line filter)42、整流器143和高頻電流發(fā)生器144。
電源141將具有預(yù)定幅值和頻率的交流電提供給線路濾波器142。
線路濾波器142包括電感L和電容C1，并從所接受的來(lái)自于電源141的交流電中去掉高頻成分。換句話說(shuō)，線路濾波器142使所接受的來(lái)自于電源141的交流電平滑。
整流器143對(duì)已由線路濾波器142去掉高頻成分的交流電進(jìn)行整流，由此產(chǎn)生直流電。整流器143可以為由四個(gè)二極管D1、D2、D3和D4組成的橋式整流器，基于四個(gè)二極管D1、D2、D3和D4的極性將交流電整流為直流。
高頻電流發(fā)生器144接受來(lái)自于整流器143的直流電，并基于所接受的直流電而產(chǎn)生高頻的交流電。高頻電流發(fā)生器144包括電容C2和C3以及兩個(gè)開(kāi)關(guān)SW1和SW2，通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉開(kāi)關(guān)SW1和SW2中的一個(gè)或兩個(gè)，將由對(duì)交流電整流所得到的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l的交流電?？梢允褂玫皖l電流發(fā)生器而不用高頻電流發(fā)生器114。供電單元140可以具有與上述結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)。
下面進(jìn)一步詳細(xì)描述在定影輥110中的熱的產(chǎn)生。
圖7是說(shuō)明利用渦流在圖3的定影輥中產(chǎn)生感應(yīng)熱的前視橫截面圖。圖8是圖3的定影輥的熱源的前視橫截面圖。參考圖3、6、7和8，當(dāng)交流電從供電單元140輸入到感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112時(shí)，感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112產(chǎn)生由圖7中實(shí)線所示的交變磁通量A。交變磁通量A與輥單元111連結(jié)在一起。因而，交變磁通量A的變化導(dǎo)致在輥單元111中方向相反的渦流B和C。在感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112中電流從向下的方向流到向上的方向。
由于輥單元111具有電阻，由渦流B和C在輥單元111中感生熱(以下稱為感應(yīng)焦耳熱G)。感應(yīng)焦耳熱G通過(guò)輥單元111經(jīng)由涂層114傳遞給調(diào)色劑圖像(未示出)。
由于感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112也具有電阻，因而輸入感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112的交流電在感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112中導(dǎo)致產(chǎn)生熱量(以下稱為感應(yīng)焦耳熱H)。電阻焦耳熱H經(jīng)由第二絕緣體1132和涂層114被傳遞給調(diào)色劑圖像。
因此，當(dāng)交變電流輸入到感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112時(shí)，響應(yīng)于輸入到感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112的交變磁通量A，電阻焦耳熱H在感應(yīng)熱產(chǎn)生單元112中產(chǎn)生。由交變磁通量A產(chǎn)生的渦流B和C在輥單元111中感生感應(yīng)焦耳熱G。電阻焦耳熱H和感應(yīng)焦耳熱G將調(diào)色劑圖像定影到記錄介質(zhì)(未示出)上。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的定影輥具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一，由于感應(yīng)熱產(chǎn)生單元由強(qiáng)電介質(zhì)材料通過(guò)蝕刻而形成，從而它穩(wěn)固地接觸輥單元的外周表面，磁通量集中在感應(yīng)熱產(chǎn)生單元上并且提高感應(yīng)熱產(chǎn)生單元的效率。
第二，通過(guò)既利用在感應(yīng)熱產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的電阻焦耳熱又利用由渦流在輥單元中感生的感應(yīng)焦耳熱，縮短了使定影單元變熱直到定影輥被加熱至目標(biāo)定影溫度所需要的時(shí)間。
雖然已選擇若干示例性實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在沒(méi)有脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明做出各種形式上和細(xì)節(jié)上的改變。
本申請(qǐng)要求于2004年8月25日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提出申請(qǐng)的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.10-2004-0067090的優(yōu)先權(quán)，在此結(jié)合引用全部該文獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種定影輥，其包括一輥單元；一感應(yīng)熱產(chǎn)生單元，其被設(shè)置在所述輥單元的一外周表面上，并且響應(yīng)于所輸入其中的交流電流而在所述輥單元中產(chǎn)生渦流；和一絕緣單元，其使所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元與所述輥單元絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的定影輥，其中，所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元通過(guò)蝕刻形成在所述輥單元的外周表面上。
3.如權(quán)利要求1所述的定影輥，其中，所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元圍繞所述輥單元纏繞。
4.如權(quán)利要求3所述的定影輥，其中，所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元螺旋地纏繞在所述輥單元的外周表面上。
5.如權(quán)利要求2所述的定影輥，其中，一絕緣單元具有一第一絕緣體，其被設(shè)置在所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元與所述輥單元之間，以使所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元與所述輥單元絕緣；和一第二絕緣體，其覆蓋所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元。
6.如權(quán)利要求1所述的定影輥，其中，利用由所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元的電阻在所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的電阻焦耳熱和由所述渦流在所述輥單元中感生的感應(yīng)焦耳熱而加熱所述定影輥。
7.如權(quán)利要求1所述的定影輥，其中，所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元是一線圈。
8.如權(quán)利要求1所述的定影輥，其中，一供電單元將一高頻的交流電提供給所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元。
9.如權(quán)利要求1所述的定影輥，其中，所述輥單元具有一內(nèi)部空腔。
10.如權(quán)利要求9所述的定影輥，其中，在所述輥單元中的連接到所述空腔的一孔使所述內(nèi)部空腔保持在大氣壓力。
11.一種定影裝置，其包括一定影輥，其產(chǎn)生熱以將一調(diào)色劑圖像定影在一記錄介質(zhì)上；和一壓輥，其面對(duì)所述定影輥，以將所述記錄介質(zhì)向下壓到所述定影輥上，所述定影輥包括一輥單元；一感應(yīng)熱產(chǎn)生單元，其被安裝在所述輥單元的一外周表面上，并且響應(yīng)于輸入其中的交流電流而在所述輥單元中產(chǎn)生渦流；和一絕緣單元，其使所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元與所述輥單元絕緣。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元通過(guò)蝕刻形成在所述輥單元的外周表面上。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元圍繞所述輥單元纏繞。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元螺旋地圍繞所述輥單元纏繞。
15.如權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述絕緣單元具有一第一絕緣體，其被設(shè)置在所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元與所述輥單元之間，以使所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元與所述輥單元絕緣。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述絕緣單元具有一第二絕緣體，其覆蓋所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元。
17.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，利用由所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元的電阻在所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元中產(chǎn)生的電阻焦耳熱和由所述渦流在所述輥單元中感生的感應(yīng)焦耳熱而加熱所述定影輥。
18.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元是一線圈。
19.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，一供電單元將一高頻的交流電提供給所述感應(yīng)熱產(chǎn)生單元。
20.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，在所述輥單元中的一孔將空氣提供到所述輥單元中的一空腔，以使所述空腔保持在大致大氣壓力。
全文摘要
提供一種定影輥和具有該定影輥的定影裝置。該定影輥包括輥單元，感應(yīng)熱產(chǎn)生單元被安裝在該輥單元的外周表面上。響應(yīng)于輸入的電流該輥單元中產(chǎn)生渦流。絕緣單元使感應(yīng)熱產(chǎn)生單元與輥單元絕緣。
文檔編號(hào)G03G15/00GK1740922SQ20051009660
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月25日
發(fā)明者金歡謙, 權(quán)重基, 趙德賢, 蔡榮敏, 韓相龍 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社