專利名稱：用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子照相成像設(shè)備的定影裝置，特別是涉及具有大尺寸定影熱輥的電子照相成像設(shè)備的定影裝置，該定影熱輥將定影熱量提供給彩色打印機(jī)或高速激光打印機(jī)。
背景技術(shù)：
通常，電子照相打印機(jī)包括，一個(gè)定影裝置，它加熱其上轉(zhuǎn)印有調(diào)色劑圖像的紙張，并熔融紙上粉末狀態(tài)的調(diào)色劑圖像，并把熔融的調(diào)色劑圖像定影在紙上。該定影裝置包括一個(gè)把調(diào)色劑熔化在紙上的定影熱輥，和將紙壓靠在定影熱輥上的壓輥。
圖1是使用鹵素?zé)?2作為熱源的傳統(tǒng)定影熱輥10的示意性橫截面圖，圖2是使用圖1的定影熱輥的傳統(tǒng)的定影裝置的示意性橫截面圖。參考圖1，定影熱輥10包括一個(gè)圓柱形輥11，和安裝在圓柱形輥11內(nèi)側(cè)的鹵素?zé)?2。TEFLON涂層11a形成在圓柱形輥11的圓周上。圓柱形輥11由鹵素?zé)?2產(chǎn)生的輻射熱加熱。
參考圖2，壓輥13設(shè)置在定影熱輥10之下以便與定影熱輥10相對(duì)，一張紙14放置在定影熱輥10和壓輥13之間。壓輥13由彈簧13a彈性支承，并以預(yù)定的壓力朝向定影熱輥10緊壓住在定影熱輥10和壓輥13之間通過的紙14。在這種情況下，在紙14穿過定影熱輥10和壓輥13之間的同時(shí)，以粉末狀態(tài)形成在紙14上的調(diào)色劑圖像14a由于預(yù)定的壓力和熱量而被熔化在紙14上。
熱敏電阻15和恒溫器16安裝在定影熱輥10的一側(cè)。熱敏電阻15測量定影熱輥10的表面溫度，在定影熱輥10的表面溫度超過預(yù)定值時(shí)恒溫器16切斷提供到鹵素?zé)?2的電源。熱敏電阻15測量定影熱輥10的表面溫度，并把與所測得的表面溫度相對(duì)應(yīng)的測量電信號(hào)發(fā)送給打印機(jī)(未示出)的控制器(未示出)。控制器根據(jù)所測得的表面溫度控制供給鹵素?zé)?2的電源，并將定影熱輥11的表面溫度保持在一個(gè)給定范圍內(nèi)。當(dāng)由于控制器缺乏對(duì)定影熱輥11的表面溫度的控制而使定影熱輥11的測得的表面溫度超過預(yù)定值時(shí)，恒溫器16的觸點(diǎn)(未示出)斷開，以切斷鹵素?zé)?2的電源。
使用鹵素?zé)糇鳛闊嵩吹膫鹘y(tǒng)定影裝置的功率消耗很大。特別是，當(dāng)電源接通到定影裝置時(shí)，傳統(tǒng)的定影裝置需要相當(dāng)長的預(yù)熱時(shí)間。特別是，在傳統(tǒng)的定影裝置中，定影熱輥由熱源產(chǎn)生的輻射熱加熱。因此，熱傳遞緩慢，并且由于接觸紙引起的溫度降低所造成的定影熱輥的表面溫度中的差的補(bǔ)償是緩慢的，從而難于將定影熱輥保持在一個(gè)預(yù)定溫度。
于是，傳統(tǒng)的定影裝置難于應(yīng)用于要求快速定影熱量供給的打印機(jī)中，例如彩色激光打印機(jī)或每分鐘25張的高速印刷的黑白打印機(jī)。
此外，當(dāng)具有上述結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)定影裝置用于彩色激光打印機(jī)或高速激光打印機(jī)時(shí)，定影熱輥的直徑增大。結(jié)果，需要一個(gè)新的結(jié)構(gòu)來防止在定影熱輥兩端產(chǎn)生的熱損耗，并且為了改善向以快速移動(dòng)并具有疊置的調(diào)色劑圖像的紙熱傳導(dǎo)，定影熱輥隙的寬度需要增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置，該裝置使用熱管減少預(yù)熱時(shí)間，減少定影熱輥兩端發(fā)生的熱損耗，并容易形成定影輥隙。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)部分地將在下面的描述中敘述，部分地通過描述會(huì)顯而易見，或通過本發(fā)明的實(shí)踐可以理解。
按照本發(fā)明的上述和/或其他方面，用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置包括一個(gè)定影熱輥，它包括一個(gè)管狀熱管，熱管的兩端密封，并且其中容納預(yù)定量的工作液體，一個(gè)圍繞熱管的圓柱形輥，以及一個(gè)安裝在圓柱形輥和熱管之間的加熱器；一個(gè)壓輥，它抵壓穿過壓輥和定影熱輥之間的紙張。具有預(yù)定厚度的橡膠層形成在圓柱形輥的表面上，從而與紙一起形成定影輥隙。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，橡膠層是由厚1～3mm的硅制成。
在圓柱形輥的兩端形成臺(tái)階，圓柱形輥包括一個(gè)圓柱部分和與圓柱部分兩端相連的兩個(gè)臺(tái)階部分，臺(tái)階部分之一和圓柱部分通過模鍛(swage)而形成為一個(gè)單體，另一臺(tái)階部分和圓柱部分彼此螺旋接合。
并且，圓柱部分和臺(tái)階部分中的相應(yīng)一個(gè)彼此螺旋結(jié)合。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，定影熱輥的外徑是35～50mm。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，壓輥包括一個(gè)加熱器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，壓輥包括一個(gè)管狀熱管，它的兩端密封，并且其中容納預(yù)定量的工作液體；以及一個(gè)圍繞熱管的圓柱形輥。
并且，壓輥包括一個(gè)圍繞加熱器的圓柱形輥，而加熱器是一個(gè)鹵素?zé)簟?br>

本發(fā)明的這些和/或其它方面和優(yōu)點(diǎn)，通過下面結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述將會(huì)變得顯而易見和更加容易理解，其中圖1是使用鹵素?zé)糇鳛闊嵩吹膫鹘y(tǒng)定影熱輥的示意性剖面圖；圖2是使用圖1的定影熱輥的傳統(tǒng)定影裝置的示意性正剖面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置的示意性剖面圖；圖4是沿圖3的IV-IV線截取的橫截面圖；圖5A和5B是圖3所示的定影裝置的第一端蓋的透視圖；圖6A和6B是圖3所示的定影裝置的第二端蓋的透視圖；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置的示意性橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，它的示例在附圖中示出，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。下面參考附圖來描述實(shí)施例以解釋本發(fā)明。
下面，參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，為了清楚起見，圖中層或區(qū)域的厚度被放大了。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置的示意性橫截面圖，圖4是沿圖3的IV-IV線截取的橫截面圖。參考圖3和4，定影裝置100包括一個(gè)具有圓柱形輥113的定影熱輥110，它在具有調(diào)色劑圖像151的打印紙張150被彈出的方向，即箭頭A所示的方向上旋轉(zhuǎn)；以及一個(gè)壓輥160，它安裝成通過其間的紙張150而與定影熱輥面對(duì)，并在箭頭B所示的另一方向上旋轉(zhuǎn)，以便與定影熱輥110接觸。
圓柱形輥113包括圓柱部分113a和在圓柱部分113a的兩端處形成的臺(tái)階部分113b和113c。厚度是1.5mm的硅橡膠層112形成在圓柱部分113a的圓周上，。由TEFLON制成的調(diào)色劑保護(hù)層111形成在硅橡膠層112上，厚度是20～30μm。加熱器114設(shè)置在圓柱形輥113的內(nèi)表面上，一個(gè)兩端被密封的熱管115設(shè)置在加熱器114的內(nèi)表面上。硅像膠層112的厚度根據(jù)壓輥160的表面的材料而變化。
與圓柱部分113a的一端相連的臺(tái)階部分113b被鍛造，以便一臺(tái)階向內(nèi)形成。因此，臺(tái)階部分113b和圓柱部分113a形成為單體。同時(shí)，臺(tái)階部分113c通過螺紋連接到圓柱部分113a的另一端上。即，陰螺紋形成在圓柱部分113a的另一端上，而對(duì)應(yīng)于該陰螺紋的陽螺紋形成在臺(tái)階部分113c上。為了制造定影熱輥110，首先臺(tái)階部分113c與圓柱形輥113分開，具有預(yù)定直徑的熱管115和加熱器114插入圓柱形輥113中，并且100-150巴的壓力施加在熱管115的內(nèi)部，以便使熱管115延伸(膨脹)。因此，加熱器114緊密地固定到熱管115的外表面和圓柱形輥113的內(nèi)表面上。然后，臺(tái)階部分113c可以螺紋連接到圓柱部分113a的對(duì)應(yīng)端上。同時(shí)，球軸承129圍繞臺(tái)階部分113b和113c設(shè)置，以支撐具有臺(tái)階部分113b和113c的定影熱輥110。
同時(shí)，測量定影熱輥的表面溫度的熱敏電阻118安裝在調(diào)色劑保護(hù)層111上。并且，恒溫器119安裝在調(diào)色劑保護(hù)層111的一側(cè)，在定影熱輥110的表面溫度迅速增加時(shí)，切斷供給加熱器114的電源并防止過熱。
加熱器114包括一個(gè)Ni-Cr電阻線圈114a，它通過外部電源供給的電來產(chǎn)生熱量；圍繞電阻線圈114a的氧化鎂層(MgO)114b和114c；以及通過加熱器114的兩端向電阻線圈114a供電的引線117。Cr-Fe線圈可以用作電阻線圈114a。
熱管115形成為兩端密封的管形。預(yù)定量的工作液體116容放在熱管115中。工作液體116被加熱器114內(nèi)產(chǎn)生的熱量蒸發(fā)，它用作將熱傳導(dǎo)到圓柱形輥113上的熱介質(zhì)，防止圓柱形輥113的表面上溫度偏移，并在短時(shí)間段內(nèi)加熱圓柱形輥113的整個(gè)表面。工作液體116采取相對(duì)于熱管115體積的體積比為5～50％，工作液體116的體積比是熱管115的體積的5～15％。不過，如果工作液體116的體積比小于5％，很容易發(fā)生干透。
工作液體116取決于熱管115的材料而有選擇地采用。即，如果熱管115的材料是不銹鋼，則除了水的大多數(shù)公知工作液體可用作工作液體116。
如果熱管115的材料是銅(Cu)，大多數(shù)公知的液體，即水或蒸餾水可用作工作液體116。當(dāng)水或蒸餾水用作工作液體116時(shí)，工作液體116的成本降低，不會(huì)發(fā)生環(huán)境污染。
直接與具有通過調(diào)色劑保護(hù)層111轉(zhuǎn)印的調(diào)色劑圖像151的紙150接觸的硅橡膠層112的表面溫度應(yīng)該保持在大約175℃。不過，與圓柱形輥113接觸的硅橡膠層112的內(nèi)表面保持在最大值230～240℃。因此，高溫下的硅電阻用在硅橡膠層112中。硅橡膠層112形成具有預(yù)定長度的定影輥隙，以便有利于在高速激光打印機(jī)中快速通過的紙150定影。而且，硅橡膠層112有利于彩色激光打印機(jī)中的疊置的調(diào)色劑圖像定影。
圓柱形輥113由加熱器114的熱量和從熱管115中的工作液體116產(chǎn)生的蒸發(fā)熱加熱。圓柱形輥113的熱量被傳導(dǎo)到硅橡膠層112，并熔化形成在紙150上的粉末狀態(tài)的調(diào)色劑圖像151。圓柱形輥113由不銹鋼，鋁(Al)或銅(Cu)制成。
第一和第二端蓋120和130插入圓柱形輥113的兩端。第二端蓋130的結(jié)構(gòu)基本上與第一端蓋120的相同，與第一端蓋130的區(qū)別只在于，齒輪131沿第二端蓋130的外表面形成并與電機(jī)(未示出)的齒輪(未示出)嚙合，以被轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖5A和5B是圖3的第一端蓋120的透視圖，圖6A和6B是圖3的第二端蓋130的透視圖。參看圖5A～6B，引線孔122和132分別形成在第一和第二端蓋120和130中，引線(圖3的117)通過該引線孔與電阻線圈114a的一端連接。突出鍵124和134分別形成在第一和第二端蓋120和130的圓周上并分別與臺(tái)階部分113b和113c內(nèi)側(cè)形成的鍵槽(未示出)相嚙合。其中定位熱管115的端部的凹部125和135形成在第一和第二端蓋120和130的內(nèi)側(cè)，以面對(duì)熱管115的相應(yīng)端部。其中插入電極121的電極槽126和136形成在第一和第二端蓋120和130的中心、與凹部125和135相對(duì)。電極121為穿過引線孔122和132的引線117供電。
第一和第二端蓋120和130可以由樹脂制成，諸如聚苯撐硫(PPS)、聚對(duì)苯二酸丁二醇酯(PBT(poly butylenes terephthalate))或尼龍，其中在PPS中加入即使在高溫下也具有小的熱變形特性的填充物，如玻璃纖維。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，在壓輥160中還設(shè)置加熱器114，以便減少定影熱輥110的熱負(fù)荷。與定影熱輥110相同的附圖標(biāo)記用于壓輥160中，詳細(xì)的描述被省略。
參看圖3和4，壓輥160不直接與調(diào)色劑圖像151接觸。因此，不需要象在定影熱輥110中那樣的調(diào)色劑保護(hù)層111。并且，壓輥160由定影熱輥110旋轉(zhuǎn)，在另一端蓋130′上不需要形成齒輪。
具有上述結(jié)構(gòu)的壓輥160減少了在定影熱輥110定影紙150時(shí)從定影熱輥110到紙150所消耗的熱，因此，在高速激光打印機(jī)和彩色激光打印機(jī)中，壓輥160是必需的。
具有上述結(jié)構(gòu)的用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置的操作將參考附圖詳細(xì)描述。定影熱輥110和壓輥160的結(jié)構(gòu)類似。因此，下面描述定影熱輥110的操作。
如果從外部電源提供的電通過電極121提供給引線117，電就在電阻線圈114a中產(chǎn)生熱。一部分熱被傳導(dǎo)到圓柱形輥113，另一部分熱傳導(dǎo)到熱管115。盛在熱管115中的工作液體116被該熱量加熱而蒸發(fā)，氣態(tài)的工作液體116的熱通過安裝在熱管115的表面上的加熱器114被傳導(dǎo)到圓柱形輥113。加熱器114中產(chǎn)生的熱和工作液體116產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到圓柱形輥113，使圓柱形輥113的溫度增加到約230℃。圓柱形輥113的熱傳導(dǎo)到硅橡膠層112，使得定影熱輥110的表面溫度在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到熔化紙150上形成的粉末狀調(diào)色劑圖像151所需要的目標(biāo)溫度。
隨后，在打印模式中，粉末狀的調(diào)色劑圖像151被轉(zhuǎn)印在紙150上，紙150穿過保持在預(yù)定溫度的定影熱輥110和壓輥160之間，調(diào)色劑圖像151就被以高速定影在由硅橡膠層112形成的定影輥隙中的紙150上，其中硅橡膠層112形成在定影熱輥110和壓輥160的表面上。
同時(shí)，隨著定影熱輥110和壓輥160定影在其間穿過的紙150，輥110和160的熱量被紙150帶走，而熱管115內(nèi)的工作液體損失熱量而液化。然后，由加熱器114向其上傳遞熱量的工作液體116蒸發(fā)，以使定影熱輥110的表面溫度保持在適于熔化紙150上的調(diào)色劑圖像151的目標(biāo)溫度。
通常，調(diào)色劑圖像151的熔化溫度約在160～190℃。根據(jù)本發(fā)明另一方面的定影裝置100在10秒內(nèi)達(dá)到目標(biāo)溫度。熱敏電阻118測量定影熱輥110的表面溫度，而控制器(未示出)保持定影熱輥110的表面溫度在適于熔化紙150上的調(diào)色劑151的預(yù)定范圍內(nèi)。如果表面溫度調(diào)節(jié)失靈且定影熱輥110的表面溫度迅速升高，則恒溫器119切斷供給電阻線圈114a的電源(電)，以防止定影熱輥110的表面溫度迅速升高。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置的示意性橫截面圖。參看圖7，定影熱輥和圖3和4所示的定影熱輥110相同。但是，壓輥260使用鹵素?zé)?14作為熱源。壓輥260包括一個(gè)圓柱形輥213和鹵素?zé)?14，該鹵素?zé)?14為圓柱形輥213內(nèi)的熱源。圓柱形輥213的兩端鍛造成，使得鹵素?zé)?14插入的開口部分213a形成在圓柱形輥213的兩端。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，硅橡膠層212形成在圓柱形輥213的表面上。
根據(jù)本發(fā)明此實(shí)施例的定影裝置的預(yù)熱時(shí)間稍長于根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的定影裝置的預(yù)熱時(shí)間，如圖3和4所示。但是，該定影裝置的預(yù)熱時(shí)間比傳統(tǒng)定影裝置的短。同時(shí)，壓輥260的結(jié)構(gòu)得以簡化，制造成本降低。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置中，通過使用熱管而使初始驅(qū)動(dòng)所需要的預(yù)熱時(shí)間縮短，通過使用35～50mm直徑的大尺寸定影熱輥形成具有預(yù)定寬度的定影輥隙，從而使定影裝置有效地用在彩色激光打印機(jī)和高速激光打印機(jī)中。
雖然本發(fā)明已經(jīng)其參考優(yōu)選實(shí)施例得以具體地示出并描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解到在其中可以作出各種形式上和細(xì)節(jié)上的修改，而不脫離所附權(quán)利要求書及其等價(jià)物所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置，該裝置包括一個(gè)定影熱輥，它包括一個(gè)管狀熱管，熱管兩端密封，其中容納預(yù)定量的工作液體；一個(gè)圍繞熱管的圓柱形輥；以及一個(gè)裝在圓柱形輥和加熱管之間的加熱器；以及一個(gè)壓輥，它壓住在壓輥和定影熱輥之間穿過的紙張；其中，具有一定厚度的橡膠層形成在圓柱形輥的表面上，以便和紙一起形成定影輥隙。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，橡膠層是由硅制作的。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，橡膠層的厚度是1～3mm。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在圓柱形輥的兩端上都形成臺(tái)階。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，圓柱形輥包括一個(gè)圓柱部分和與該圓柱部分的兩端相連的兩個(gè)臺(tái)階部分，一個(gè)臺(tái)階部分和圓柱部分通過鍛造形成單體，另一臺(tái)階部分和圓柱部分相互螺旋接合。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，圓柱形輥包括一個(gè)圓柱部分和兩個(gè)與該圓柱部的兩端連接的臺(tái)階部分，圓柱部分和臺(tái)階部分相互螺旋接合。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，定影熱輥的外徑是35～50mm，并包括35和50mm。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，壓輥包括加熱器。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，壓輥包括一個(gè)管狀熱管，它的兩端密封，其中容納預(yù)定量的工作液體；以及一個(gè)圍繞熱管的圓柱形輥。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其中，壓輥包括一個(gè)圍繞加熱器的圓柱形輥，而加熱器是一個(gè)鹵素?zé)簟?br> 11.一種用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置，該裝置包括一個(gè)定影熱輥，它包括，一個(gè)管狀熱管，其兩端密封，內(nèi)中容納預(yù)定量的工作液體；一個(gè)圍繞熱管的圓柱形輥；和一個(gè)加熱器，加熱器裝在圓柱形輥和熱管之間，并產(chǎn)生熱量；以及一個(gè)壓輥，它壓住在壓輥和定影熱輥之間穿過的紙張；其中，在圓柱形輥的兩端形成臺(tái)階。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，定影熱輥包括一個(gè)具有預(yù)定厚度的橡膠層，其形成在圓柱形輥的表面上，以便和紙一起形成定影輥隙。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，圓柱形輥包括一個(gè)圓柱部分和兩個(gè)與該圓柱部分的兩端相連的臺(tái)階部分，一個(gè)臺(tái)階部分和圓柱部分通過鍛造而形成單體，另一臺(tái)階部分和圓柱部分相互螺旋接合。
14.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，圓柱形輥包括一個(gè)圓柱部分和兩個(gè)與圓柱部分的兩端相連的臺(tái)階部分，該圓柱部分和臺(tái)階部分相互螺旋接合。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，定影熱輥的外徑是35～50mm，并包括35和55mm。
16.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，壓輥包括加熱器。
17.如權(quán)利要求16的裝置，其中，壓輥包括一個(gè)管狀熱管，其兩端密封，其中容納預(yù)定量的工作液體；以及一個(gè)圍繞熱管的圓柱形輥。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，壓輥包括一個(gè)圍繞加熱器的圓柱形輥，而加熱器是一個(gè)鹵素?zé)簟?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于電子照相成像設(shè)備的定影裝置，包括一個(gè)定影熱輥，它包括一個(gè)管狀熱管，管兩端密封，管中容納預(yù)定量的工作液體，一個(gè)圍繞熱管的圓柱形輥，一個(gè)裝在圓柱形輥和熱管之間的加熱器；以及一個(gè)壓輥，它壓住在壓輥和定影熱輥之間穿過的紙張。一個(gè)具有預(yù)定厚度的橡膠層形成在圓柱形輥表面上以便和紙一起形成定影輥隙。
文檔編號(hào)F28D15/02GK1495572SQ0314705
公開日2004年5月12日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者趙德賢, 鄭光永 申請人:三星電子株式會(huì)社