專利名稱：圖象加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖象加熱裝置，用于諸如復(fù)印機(jī)或打印機(jī)等成象設(shè)備中，并且特別涉及一種用于從加熱器通過一薄膜傳送熱量來加熱圖象的裝置。
在電攝影成象過程中，一般通過將記錄材料在一熱輥和一壓輥之間加以擠壓并輸送的同時(shí)，由熱輥系統(tǒng)中的熱量和壓力來實(shí)現(xiàn)記錄材料上被顯影的調(diào)色劑圖象的定影，其中熱輥控制在予定溫度，壓輥具有一彈性層且保持與熱輥壓力接觸。
近來，為了在待機(jī)狀態(tài)節(jié)電并且為了減少從電源開啟至圖象輸出的時(shí)間，已有人提出一種采用薄膜加熱定影方法的定影裝置，例如在日本專利申請公開說明書No.63-313182和No.2-157878中所公開的，它包括一個加熱單元，含有至少一固定加熱部件(加熱器)和一耐熱膜(定影膜)，該耐熱膜被傳輸以與加熱器接觸，和一個加壓部件，用于使記錄材料與加熱單元的耐熱膜的表面保持緊密接觸，其中形成在記錄材料表面的調(diào)色劑圖象由從加熱器通過此薄膜向記錄材料提供的熱量進(jìn)行定影。
圖5簡略畫出了根據(jù)上述傳統(tǒng)薄膜加熱定影方法的圖象定影裝置。參照圖5，加熱單元60包括一大體圓柱形式的耐熱膜65，一加熱器61，構(gòu)成加熱部件；一薄膜導(dǎo)引裝置66，設(shè)置在耐熱膜65內(nèi)部并構(gòu)成用于固定加熱器61的加熱器支座；一溫度探測元件63，保持與加熱器61相接觸，用以探測其溫度，和一倒U形增強(qiáng)金屬板67。由一金屬芯體71和硅橡膠73構(gòu)成并設(shè)置為可旋轉(zhuǎn)的一壓輥77，與加熱單元60保持壓力接觸，從而構(gòu)成圖象定影裝置。在使壓輥77與加熱單元60在壓力下保持接觸時(shí)，設(shè)置在加熱單元60的加熱器支座66上的增強(qiáng)金屬板67，可防止加熱器61、熱敏電阻63、加熱器支座66等在壓輥77的接觸壓力下發(fā)生變形。溫度探測元件63可以由例如熱敏電阻構(gòu)成。
大體圓柱形式的耐熱膜65包括由40至60μm厚的聚酰亞胺薄膜組成的一襯底層，和5至20μm厚的一分散層，設(shè)置在外部圓周表面上(與記錄材料和調(diào)色劑圖象相接觸)并含有PFA和在PFA中的PTFE分散體。耐熱膜65構(gòu)造成具有比薄膜導(dǎo)引裝置66和增強(qiáng)金屬板67大的內(nèi)圓周長，從而可將薄膜導(dǎo)引裝置66和增強(qiáng)金屬板67置于耐熱膜65內(nèi)。
加熱器61包括一低熱容量的絕緣耐熱陶瓷襯底，在垂直于記錄材料P輸送方向的方向上是細(xì)長的，和一發(fā)熱電阻部件62，沿襯底的縱向印刷在其表面上。溫度探測元件63保持和陶瓷襯底與發(fā)熱電阻部件62的外露表面相反的一側(cè)接觸。加熱器61在隔熱條件下固定至形成有半圓截面的薄膜導(dǎo)引裝置，使得能露出發(fā)熱部件的表面。保持與加熱器61接觸的溫度探測元件63與CPU101相連，CPU101根據(jù)溫度探測元件63的溫度探測輸出驅(qū)動一個三端雙向可控硅開關(guān)55，以控制由電源35向發(fā)熱部件62的電流供給，從而控制加熱器61的溫度。
壓輥77由加壓裝置(未畫出)以9至11公斤力的總壓力壓在加熱單元60上，并且由驅(qū)動裝置(未畫出)驅(qū)動沿記錄材料P的輸送方向反時(shí)針旋轉(zhuǎn)。通過壓輥77的旋轉(zhuǎn)，加熱單元60的耐熱膜65圍繞薄膜導(dǎo)引裝置66旋轉(zhuǎn)，同時(shí)在加熱器61的發(fā)熱部件表面滑動并與之緊密接觸。為了減小加熱器和薄膜內(nèi)表面的滑動摩擦，在其間提供有耐熱潤滑脂。
在上述結(jié)構(gòu)的圖象定影裝置中，記錄材料P通過加壓和熔化而受到其上帶有的調(diào)色劑圖象的定影，同時(shí)由輸送裝置導(dǎo)引至耐熱膜65和壓輥77之間，并且在加熱器61被加熱至預(yù)定溫度時(shí)通過其間的定影輥隙(fixingnip)。
上述薄膜加熱定影方法允許將加熱器的熱容量減小至熱輥方法的定影裝置的百分之幾，并且允許采用快速升溫的發(fā)熱部件，從而使得加熱器能夠在幾秒量級的短時(shí)間內(nèi)達(dá)到定影溫度。因此有可能在待機(jī)狀態(tài)時(shí)不向定影裝置供電，而是在成象操作過程中拾取記錄材料之后開始供電，從而節(jié)省了電能消耗并縮短了設(shè)備的啟動時(shí)間。
然而，采用這種薄膜加熱定影裝置，在從壓輥等處于室溫的狀態(tài)開始打印操作的情況下(如果從壓輥處于室溫的狀態(tài)啟動向發(fā)熱部件的供電，這種打印操作以下稱作冷啟動)，如果供給一頁處于高濕度環(huán)境的紙張，則加熱時(shí)從該紙張中產(chǎn)生的蒸氣會凝結(jié)在壓輥的表面上，從而顯著降低了其輸送能力，并且會引起紙張與壓輥之間的滑動。
而且在上述冷啟動操作中，薄膜定影方法中壓輥的溫度比熱輥定影方法中的要高，因而對于最初的幾頁(直到壓輥溫度充分升高)其溫度控制得略高于熱輥定影方法中的溫度，以便利用來自加熱單元的熱量對其圖象單獨(dú)定影。由于此原因，在具有如下結(jié)構(gòu)的薄膜加熱定影裝置中，其中加熱器表面產(chǎn)生的熱量分布與加壓中心基本一致，其調(diào)色劑的粘度尤其在定影輥隙的下游端變得較低，從而最終導(dǎo)致所謂的熱偏移(hot offset)現(xiàn)象，其中調(diào)色劑從記錄材料的表面剝落。這種現(xiàn)象在薄紙或高級紙中更易于發(fā)生。
而且在潮濕記錄材料上形成線形圖象的情況下，此圖象會由圖象定影中產(chǎn)生的蒸氣引起散射，并沉積在記錄材料上，從而使所獲得的拷貝發(fā)生模糊。這種散射現(xiàn)象通常發(fā)生在圖象的下游端，因而稱作拖尾(trailingedge)。
本發(fā)明目的之一在于提供一種圖象加熱裝置，能夠防止記錄材料的滑動，并且也能防止調(diào)色劑從記錄材料的表面剝落。
本發(fā)明另一目的在于提供一種圖象加熱裝置，能夠防止記錄材料的滑動，并且也能防止圖象在記錄材料表面發(fā)生散射。
本發(fā)明再一目的在于提供一種圖象加熱裝置，其中其加熱器包括一第一發(fā)熱部件和一第二發(fā)熱部件，第二發(fā)熱部件相對于記錄材料運(yùn)動方向位于第一發(fā)熱部件的下游端，其中使由第一和第二發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量比，根據(jù)在加熱器與一個支持部件之間形成的橫跨一層薄膜的輥隙中是否存在記錄材料而有所不同。
本發(fā)明又一目的在于提供一種圖象加熱裝置，包括探測裝置，用于探測記錄材料的滑動，并根據(jù)該探測裝置的探測結(jié)果控制向加熱器的供電。
從下面說明中會完全清楚本發(fā)明的其它目的及其特點(diǎn)。


圖1A為用于實(shí)施本發(fā)明的圖象加熱裝置的加熱器和供電控制裝置圖；圖1B為該加熱器的后視圖；圖2為實(shí)施本發(fā)明的圖象加熱裝置的視圖3為采用實(shí)施本發(fā)明的圖象加熱裝置的成象裝置的視圖；圖4為沿記錄材料輸送方向加熱器后表面產(chǎn)生的熱量分布以及壓輥表面的溫度分布的曲線圖，以及圖5為傳統(tǒng)圖象加熱裝置圖。
下面參照附圖由本發(fā)明實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
首先參照圖1A、1B、2、3和4說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1A和1B為表示實(shí)施本發(fā)明的薄膜加熱圖象定影裝置中采用的發(fā)熱部件和供電控制裝置的主要部件的簡略圖。
如圖1A和1B所示，構(gòu)成發(fā)熱部件的加熱器700裝有一熱襯底701，例如由礬土制成并且具有大體為矩形的截面，該襯底701設(shè)置為使其縱向垂直于記錄材料的輸送方向，并且在其上沿縱向設(shè)置有由例如銀合金制成的兩個發(fā)熱電阻部件710、720。供電控制裝置，用于控制向構(gòu)成加熱器700熱源的兩個發(fā)熱電阻部件710、720的供電，由含有CPU100、兩個三端雙向可控硅開關(guān)91、92等的控制電路構(gòu)成。
熱襯底701上的發(fā)熱電阻部件710(第一發(fā)熱部件)，以其一端連接至襯底上的電極705，另一端連接至電極706。電極705、706通過三端雙向可控硅開關(guān)91與電源80相連，三端雙向可控硅開關(guān)91為供電控制裝置中的部件，與CPU100一起構(gòu)成控制電路，三端雙向可控硅開關(guān)91由來自CPU100的驅(qū)動信號觸發(fā)，以向發(fā)熱電阻部件710供電，從而相對于記錄材料的輸送方向?qū)訜崞?00的上游端進(jìn)行加熱。
發(fā)熱電阻部件720(第二發(fā)熱部件)，設(shè)置在熱襯底701上發(fā)熱電阻部件710相對于記錄材料的輸送方向的下游端，其一端與連接有發(fā)熱電阻部件710一端的電極705相連接，另一端連接至電極707。電極707通過三端雙向可控硅開關(guān)92與電源80相連，三端雙向可控硅開關(guān)92為供電控制裝置中的部件，與CPU100一起構(gòu)成控制電路，三端雙向可控硅開關(guān)92由來自CPU100的驅(qū)動信號觸發(fā)，以向發(fā)熱電阻部件720供電，從而相對于記錄材料的輸送方向?qū)訜崞?00的下游端進(jìn)行加熱。因而發(fā)熱電阻部件710、720并聯(lián)連接至電源80，可以由三端雙向可控硅開關(guān)91、92和CPU100組成的控制電路獨(dú)立控制。
在兩個發(fā)熱電阻部件710、720上，提供有例如60μm厚的玻璃涂層，以確保發(fā)熱部件和定影膜之間的絕熱以及可滑動性，將在后面加以說明。
在加熱器襯底701與發(fā)熱電阻部件相反的一面，設(shè)置有一熱敏電阻730，構(gòu)成溫度探測元件。熱敏電阻730通過電極735、737連接至CPU100，用于驅(qū)動三端雙向可控硅開關(guān)。CPU100以例如不超過5毫秒的采樣間隔對熱敏電阻730的電阻值進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)采樣值在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)對一予定采樣值的變化向兩個三端雙向可控硅開關(guān)91、92發(fā)出驅(qū)動信號，從而觸發(fā)三端雙向可控硅開關(guān)91、92向發(fā)熱電阻部件710，720實(shí)現(xiàn)供電。
由CPU100向三端雙向可控硅開關(guān)91、92傳送信號直到由CPU100監(jiān)測的熱敏電阻的電阻值達(dá)到一預(yù)定目標(biāo)值，從而控制向發(fā)熱電阻部件710、720的供電使得熱敏電阻730的電阻值達(dá)到該預(yù)定目標(biāo)值。
圖2表示實(shí)施本發(fā)明的薄膜加熱方法并采用具有上述結(jié)構(gòu)的加熱器700的圖象定影裝置。采用加熱器700的加熱器單元7包括一大體為圓柱形式的定影膜740；設(shè)置在定影膜740的內(nèi)圓周上的加熱器700；一定影膜導(dǎo)引裝置750，由耐熱樹脂制成，用于導(dǎo)引定影膜740并且支承加熱器700；和一增強(qiáng)金屬板755，用于抑制定影膜導(dǎo)引裝置750的彎曲。加熱器700的發(fā)熱電阻部件設(shè)置成朝向定影膜740的內(nèi)圓周，從而由加熱器700產(chǎn)生的熱量加熱定影膜740的表面。定影膜740例如由50μm厚的聚酰亞胺薄膜制成，其上設(shè)置有5μm厚的導(dǎo)電層和10μm厚的PFA涂層。
薄膜740圍繞加熱器700、薄膜導(dǎo)引裝置750和增強(qiáng)金屬板755松弛地定位，并且使至少其一部分保持沒有應(yīng)力。
構(gòu)成加壓裝置或可旋轉(zhuǎn)支持部件的壓輥770，壓向加熱單元7，用于使導(dǎo)引至加熱器700和壓輥770之間形成的橫跨定影膜740的定影輥隙N的記錄材料10橫跨定影膜740緊密接觸加熱器700。在如此構(gòu)造的圖象定影裝置600中，由發(fā)熱電阻部件產(chǎn)生的熱量傳遞給記錄材料10，以便通過加壓和熔化使其上的未定影圖象得到定影。壓輥770具有例如25mm的外徑，并且由一金屬芯體710，一4mm厚的硅橡膠層和一50μm厚的變性PFA管750構(gòu)成。壓輥770由未畫出的加壓裝置以14公斤力的總壓力壓向加熱單元7，加熱單元7則由加熱器700、定影膜740和定影膜導(dǎo)引裝置750構(gòu)成，并由與之相連的驅(qū)動裝置(未畫出)驅(qū)動沿反時(shí)針旋轉(zhuǎn)。隨著壓輥770的旋轉(zhuǎn)，壓在其上的定影膜740順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，滑過設(shè)置在加熱器700的發(fā)熱電阻部件上的玻璃涂層703，將記錄材料10輸送至加熱器700和壓輥770之間形成的橫跨定影膜740的定影輥隙。
在記錄材料10的輸送方向的上游端，設(shè)置有一引入部件791，用于協(xié)助記錄材料10進(jìn)入所述定影輥隙，并且其下游端設(shè)置有下引出部件793和上引出部件795。
在下引出部件793中，設(shè)置一個大體V形的舌門22，在其大致中心處被旋轉(zhuǎn)支承。舌門22由一未畫出的彈性部件例如彈簧加以偏壓，使得其一端從下引出部件793的記錄材料輸送面伸出，從而在下引出部件793上通過的記錄材料10將舌門22此端壓下，并使其較低端繞其軸轉(zhuǎn)動。在舌門22較低端附近設(shè)置一光電傳感器23，用于探測舌門22的運(yùn)動，這些部件構(gòu)成一端部傳感器25(記錄材料探測裝置)，用于探測記錄材料的前端和后端。因而光電傳感器23探測舌門22較低端的轉(zhuǎn)動，以便在定影步驟之后產(chǎn)生一信號指示紙張卸載部分中有/無紙張，從而實(shí)現(xiàn)卡紙?zhí)綔y或轉(zhuǎn)后控制。端部傳感器并不限于上述結(jié)構(gòu)，也可例如由一發(fā)光元件和一光電探測器構(gòu)成，設(shè)置成橫跨記錄材料的輸送通路彼此相對的關(guān)系，以根據(jù)來自光電傳感器的信號有/無探測記錄材料的通過，或者適當(dāng)變換成其它公知結(jié)構(gòu)。
圖3是裝有采用上述加熱單元7的圖象定影裝置600的成象裝置的簡略圖。成象裝置200包括例如一有機(jī)感光鼓1，構(gòu)成圖象承載部件，用于在其上形成靜電潛象；一充電輥2，構(gòu)成充電部件，用于對感光鼓1的表面均勻充電；一激光照射裝置3，用于向感光鼓1的表面進(jìn)行帶影象的照射；一顯影裝置4，例如由一顯影輥、一顯影刮板和單組分磁性調(diào)色劑構(gòu)成，用于將感光鼓1上的靜電潛象顯影成可見圖象；一轉(zhuǎn)印輥6，構(gòu)成轉(zhuǎn)印裝置，用于將形成在感光鼓1上的可見調(diào)色劑圖象轉(zhuǎn)印至記錄材料上；一清潔刮板5，用于消除轉(zhuǎn)印后殘余在感光鼓1上的調(diào)色劑；和一圖象定影裝置600，例如由用于通過熔化對記錄材料上的調(diào)色劑進(jìn)行定影的加熱單元7和壓輥770構(gòu)成。
而且在定位輥20相對于記錄材料的輸送方向的下游端并且在定影步驟之前，設(shè)置一端部傳感器21，構(gòu)成探測裝置，用于探測記錄材料在進(jìn)入定影步驟之前的前端和后端，并且結(jié)合設(shè)置在圖象定影裝置600定影步驟下游端的卸載單元中的另一端部傳感器25，可以探測出記錄材料的通過狀態(tài)。該端部傳感器不是必須設(shè)置在上述位置，也可設(shè)置在定影步驟之前或之后的任何位置，或者設(shè)置三或更多個端部傳感器以準(zhǔn)確探測出不同尺寸的記錄材料的位置。
上述結(jié)構(gòu)的成象裝置200通過公知的電攝影方法實(shí)現(xiàn)成象，并通過多種單元的作用輸出所形成的圖象。更詳細(xì)地說，有機(jī)感光鼓1由充電輥2均勻充電，并受到激光照射裝置3的帶有圖象的照射，從而在感光鼓1的表面形成靜電潛象。在感光鼓1上形成的靜電潛象由顯影裝置4顯影，顯影圖象通過轉(zhuǎn)印輥6的作用，轉(zhuǎn)印至記錄材料10上，記錄材料10由一供紙輥12從一紙盒11提供。轉(zhuǎn)印圖象由圖象定影裝置600的加熱器單元7加熱，并由壓輥770壓印從而定影在記錄材料上。
在此過程中，根據(jù)圖象定影裝置600的定影輥隙中記錄材料的有無(例如在預(yù)轉(zhuǎn)動步驟中加熱器單元的啟動階段或者在連續(xù)打印操作中記錄材料之間的間歇)，控制向兩個發(fā)熱電阻部件710、720的供電，使得改變其電源負(fù)載比(power supply duty ratio)比率以便改變加熱器700所產(chǎn)生熱量在記錄材料的輸送方向上的分布。電源負(fù)載比表示電力供給的百分比，將全部電力供給作為同一電源看成100％。
更準(zhǔn)確地說，在紙張端部傳感器21的輸出指示定影輥隙中有記錄材料的情況下，CPU100向三端雙向可控硅開關(guān)91、92發(fā)出控制信號，以便與發(fā)熱電阻部件720相比提高上游端的發(fā)熱電阻部件710的電源負(fù)載比，從而主要向后者進(jìn)行供電，提高加熱器700在記錄材料輸送方向上的上游端處所產(chǎn)生的熱量。
更詳細(xì)地說，在定影輥隙中有記錄材料時(shí)，相對于向兩個發(fā)熱電阻部件提供電源電壓所獲得的功率看成100％，在以0至50％范圍內(nèi)的總輸出功率進(jìn)行溫度控制的情況下，通過只向上游端的發(fā)熱電阻部件710提供相控功率，或者，在以超過50％的功率范圍進(jìn)行溫度控制的情況下，通過以全部功率驅(qū)動發(fā)熱電阻部件710，并且在相位控制下驅(qū)動發(fā)熱電阻部件720，以分配超過50％的一部分輸出以使得發(fā)熱電阻部件710產(chǎn)生更大的熱量。相位控制表示從對應(yīng)于電源負(fù)載比的相位角到緊隨其后的零值點(diǎn)期間向發(fā)熱電阻部件提供電源電壓。
例如，在總輸出功率為30％的情況下，發(fā)熱電阻部件710以60％的輸出驅(qū)動，而發(fā)熱電阻部件720以0％的輸出驅(qū)動。在總輸出功率為70％的情況下，發(fā)熱電阻部件710以100％的輸出驅(qū)動，而發(fā)熱電阻部件720以40％的輸出驅(qū)動。(另一方面，在兩個發(fā)熱電阻部件同等驅(qū)動的情況下，對于30％的總輸出功率，各電阻部件以30％的輸出驅(qū)動，對于70％的總輸出功率，各電阻部件以70％的輸出驅(qū)動。)另一方面，在定影輥隙中沒有記錄材料的情況下，相位控制器A(其中輸出功率在兩級0或100％之間切換)以及相位控制器B(其中輸出功率在0至100％間隔10％的十一級之間切換)對于各發(fā)熱電阻部件在電源電壓的每個半周期進(jìn)行交替，以便為發(fā)熱電阻部件710、720選擇基本相等的電源負(fù)載比，從而由之獲得基本相等的熱量。例如，在電源電壓的第一半周期，發(fā)熱電阻部件710由相位控制器A控制，而發(fā)熱電阻部件720由相位控制器B控制，并且在下個半周期，對于電阻部件A和B交換相位控制器A和B。在電源電壓的每個周期中，這種供電控制從發(fā)熱電阻部件710、720提供基本相等的熱量。
圖4為一曲線圖，簡要表示了定影輥隙中(不考慮與壓輥的相互作用)加熱器在其發(fā)熱表面處的表面溫度和壓輥的表面溫度，其中加熱器和壓輥通過向發(fā)熱部件提供500W功率，由正常室溫狀態(tài)加熱至200℃，由熱敏電阻顯示出來。
在圖4中，橫坐標(biāo)表示定影輥隙中的不同位置A至G，A為定影輥隙在上游端的端部位置，G為其在下游端的端部位置，D為定影輥隙N的加壓位置中心，A至G的距離為7mm。而且B表示發(fā)熱電阻部件710上游端的端部位置，C表示其下游端的端部位置，B和C之間的間距為2.2mm。E表示發(fā)熱電阻部件720上游端的端部位置，F(xiàn)表示其下游端的端部位置，E和F之間的間距為2.2mm。
其縱坐標(biāo)表示加熱器和壓輥的表面溫度。實(shí)曲線a表示在控制只向發(fā)熱電阻部件710供電時(shí)由熱敏電阻探測出的溫度達(dá)到200℃的狀態(tài)下加熱器表面的溫度分布，曲線c表示在該狀態(tài)下壓輥的表面溫度分布。點(diǎn)劃線曲線b表示如上所述在電源電壓的一個周期內(nèi)控制兩個發(fā)熱電阻部件使其產(chǎn)生基本相等熱量的情況下加熱器的表面溫度，曲線d表示在該狀態(tài)下壓輥的表面溫度分布。
對在電源電壓的一個周期內(nèi)從兩個發(fā)熱電阻部件獲得基本相等熱量的供電控制方法和只向發(fā)熱電阻部件710供電的供電控制方法的比較表明，就壓輥的熱傳導(dǎo)而言，后一控制方法與前一控制方法相比，可提供近于一半的發(fā)熱區(qū)域，且其發(fā)熱中心偏離了壓力中心。因而，在只向發(fā)熱電阻部件710供電的的情況下，傳遞給壓輥的熱量是兩個發(fā)熱電阻部件產(chǎn)生相等熱量的情況下的1/2或更少，而在兩個發(fā)熱電阻部件產(chǎn)生相等熱量的情況下，其發(fā)熱中心與壓力中心一致，并且其發(fā)熱區(qū)域大約增加一倍。
因此，為了將加熱器溫度提高至目標(biāo)溫度，發(fā)熱中心向上游端偏移的只向發(fā)熱電阻部件710供電的方法，與發(fā)熱中心位于壓力中心的等量發(fā)熱方法相比，可以在給定時(shí)間內(nèi)以較低的電功率或者以給定電功率在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)這種升溫。另一方面，通過由兩個發(fā)熱電阻部件產(chǎn)生相等熱量，可實(shí)現(xiàn)壓輥表面溫度一定程度的快速升溫，以便擴(kuò)大發(fā)熱區(qū)域并且使發(fā)熱中心與壓力中心匹配。
另外，如果就向構(gòu)成記錄材料的紙張的熱傳導(dǎo)而言考慮上述兩種方法，則加熱器的表面溫度由發(fā)熱電阻部件所產(chǎn)生的熱量分布與加熱器所加熱的壓輥溫度之間的相互作用所決定，從而可認(rèn)定加熱器表面的最高溫度區(qū)域從發(fā)熱中心向壓輥轉(zhuǎn)動方向的下游端偏移。因而，在發(fā)熱中心與壓力中心基本匹配的加熱方法中，可認(rèn)定加熱器表面的最高溫度區(qū)域從壓力中心向壓輥轉(zhuǎn)動方向的下游端偏移，但是，在發(fā)熱中心位于壓力中心的上游端的情況下，可以推斷加熱器表面的最高溫度區(qū)域更靠近壓力中心。
下面考慮在將調(diào)色劑圖象定影至紙張上時(shí)施加熱量和壓力的方法，通過使調(diào)色劑溫度在壓力最高點(diǎn)處達(dá)到最高，可以使定影效率達(dá)到最大，并且，在壓力逐漸降低的定影輥隙內(nèi)壓力中心的下游端，可以認(rèn)定加熱器表面較低的溫度會提高在圖象定影后紙張分離時(shí)不發(fā)生熱偏移現(xiàn)象的容度，因?yàn)檎{(diào)色劑粘度在紙張與定影膜740分離時(shí)變得更高。
實(shí)際上，通過只向本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的發(fā)熱電阻部件710供電進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，與向兩個發(fā)熱電阻部件710、720并聯(lián)供電以產(chǎn)生相等熱量的情況相比，其熱偏移容度增寬10℃至15℃，且?guī)缀醪粨p失定影能力。因而，對發(fā)熱中心位于壓力中心上游端的情況與發(fā)熱中心位于壓力中心的情況進(jìn)行比較表明，若壓力中心的溫度保持不變，則發(fā)熱中心向上游端的偏移不降低定影能力，并且可降低加熱器在壓力中心下游端的表面溫度，從而將定影溫度的熱偏移容度擴(kuò)展了10℃至15℃，從而有效防止在輸送方向下游端的熱偏移現(xiàn)象。
而且在薄膜加熱定影裝置中，通過在待機(jī)狀態(tài)延遲向加熱器供電并且在成象過程的預(yù)轉(zhuǎn)動步驟中驅(qū)動該裝置，可實(shí)現(xiàn)節(jié)電。因而，當(dāng)加熱單元在幾秒至約三十秒的周期內(nèi)從室溫升高至200℃左右的定影溫度時(shí)，壓輥表面并不充分加熱，并且，如果在此冷啟動操作中通過含有水分的紙張，則由此紙張產(chǎn)生的蒸氣會凝結(jié)在壓輥的表面上，從而可顯著降低壓輥對紙張輸送能力并最終導(dǎo)致滑動等類似情況。特別在如本實(shí)施例中紙張和定影膜由壓輥表面的輸送力帶動的定影裝置中，這種滑動可增加從圖象轉(zhuǎn)印至圖象定影通路中的紙張彎曲，從而由于成象裝置中部件對未定影圖象的接觸導(dǎo)致圖象模糊，或者最終導(dǎo)致卡紙。
為了可靠地防止壓輥上的滑動，不管存在不存在滑動，可迅速提高壓輥的表面溫度以防止在啟動圖象定影裝置時(shí)水分的凝結(jié)。更具體地說，在啟動圖象定影裝置時(shí)或者在記錄材料相繼通過定影輥隙的間歇，通過控制電源負(fù)載比并聯(lián)驅(qū)動發(fā)熱電阻部件710、720以由之產(chǎn)生相等的熱量。因此有可能立即提高壓輥的表面溫度和防止圖象模糊或卡紙，而這在啟動裝置后立即使用含有水分的紙張用于打印操作時(shí)是易于發(fā)生的。
如前面所述，本實(shí)施例在定影輥隙中沒有記錄材料的情況下，例如在啟動圖象定影裝置時(shí)或者在記錄材料之間的間歇，提高上游端發(fā)熱電阻部件的電源負(fù)載比，但是在定影輥隙中有記錄材料的情況下，例如在定影操作時(shí)，以基本相同的負(fù)載比驅(qū)動上游和下游端的發(fā)熱電阻部件，從而可提供一種圖象形成裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率定影操作而沒有不必要的電能消耗，具有不發(fā)生熱偏移現(xiàn)象的較寬容度，并且即使在用含水分紙張進(jìn)行打印操作時(shí)也能防止圖象模糊或卡紙。
在本實(shí)施例中，分配發(fā)熱電阻部件及其數(shù)目的方法以及其控制方法并不限于前面所述。例如，發(fā)熱電阻部件710、720不必具有相同阻值，在上游端和下游端可以具有彼此不同的阻值，從而可改變定影輥隙內(nèi)的發(fā)熱比率。另外在薄膜由一摩擦輥驅(qū)動的薄膜加熱定影裝置結(jié)構(gòu)中，可以類似地采用本實(shí)施例的發(fā)熱部件結(jié)構(gòu)及其控制方法，以提高不發(fā)生熱偏移現(xiàn)象的容度并且在冷啟動操作時(shí)防止含水分紙張的滑動，同時(shí)保持良好的定影能力。
下面將說明一個能夠防止滑動同時(shí)抑制電能消耗的實(shí)施例。構(gòu)成該裝置的部件與前述實(shí)施例基本相同。
在此實(shí)施例中，在定影裝置啟動時(shí)，在與前述實(shí)施例基本相同的兩個電阻部件中，優(yōu)先向上游端的發(fā)熱電阻部件供電，而且記錄材料的滑動由設(shè)置在定影步驟之前和之后的端部傳感器加以探測，并且根據(jù)此探測結(jié)果控制向發(fā)熱電阻部件的供電。
更具體地說，在圖象定影裝置啟動時(shí)，由供電控制裝置向發(fā)熱電阻部件710單獨(dú)供電，以便將加熱器700的發(fā)熱分布向輸送方向的上游端偏移。這種偏移使得能夠抑制向壓輥的熱傳導(dǎo)，從而使得能夠以較低的電能消耗快速升高加熱器的溫度。
在該操作的啟動階段，壓輥可以不充分加熱，因而會導(dǎo)致前述的記錄材料滑動。為了防止由在壓輥表面凝結(jié)水分導(dǎo)致的滑動，用于在定影步驟之前探測記錄材料的端部傳感器21和用于在定影步驟之后探測記錄材料的端部傳感器25如圖3所示連接至CPU100，構(gòu)成供電控制裝置，以便探測記錄材料的滑動并向其發(fā)出探測信號。在識別出存在滑動時(shí)，以如下方式切換兩個發(fā)熱電阻部件710、720的供電控制裝置，使得在電源電壓的每個周期產(chǎn)生基本相等的熱量，從而提高壓輥的表面溫度并抑制滑動。
在本實(shí)施例的圖象形成裝置中，從圖象轉(zhuǎn)印至圖象定影的距離為大約190mm，而由端部傳感器21、25探測紙張前端的點(diǎn)之間的距離為大約250mm，并且由端部傳感器21探測紙張后端的點(diǎn)與由端部傳感器25探測紙張前端的點(diǎn)之間的距離為大約240mm。
上述由水分在壓輥上凝結(jié)導(dǎo)致的滑動，對于大寬度和輸送方向上大長度的紙張(例如A3、LDR或LGR尺寸)尤其關(guān)鍵。在水分含量特別高的紙張的定影中，加熱器產(chǎn)生的熱量絕大部分由紙張吸收，使得加熱器幾乎被紙張隔熱，由于此原因，所產(chǎn)生的蒸氣量增加，而壓輥的表面溫度卻沒有升高，使得滑動量向紙張的后部增加，從而引起延遲卡紙(delayjamming)。另外若輸送方向的紙張長度小于圖象轉(zhuǎn)印和圖象定影之間的距離，則由于水分凝結(jié)滑動引起的圖象轉(zhuǎn)印和圖象定影之間的紙張彎曲增加所導(dǎo)致的圖象模糊不構(gòu)成嚴(yán)重問題，但是，在紙張顯著長于上述距離的情況下(本實(shí)施例中A3或LDR尺寸)，不僅延遲卡紙而且圖象模糊都成為嚴(yán)重問題。
在本實(shí)施例中，為了降低啟動階段的供電電流以便節(jié)電，如前面實(shí)施例所述，在啟動階段優(yōu)先向上游端的發(fā)熱電阻部件710供電。因此與兩個發(fā)熱部件產(chǎn)生基本相等熱量的情況相比，其壓輥表面溫度的升高較小，從而在冷啟動打印含水分紙張的情況下易于發(fā)生滑動。
由于此原因，在本實(shí)施例中，在連續(xù)打印A3或LDR尺寸的紙張的情況下，將從端部傳感器21探測到第一頁的前端到端部傳感器25探測到其前端的時(shí)間t1，與從端部傳感器21探測到第一頁的后端到端部傳感器25探測到其后端的時(shí)間t2加以比較，并且，如果t2等于或大于t1的1.10倍，則斷定存在滑動，并響應(yīng)于此比較結(jié)果由CPU100向三端雙向可控硅開關(guān)91、92發(fā)出信號以控制加熱器700。
在斷定存在滑動的情況下，在定位輥20與定影裝置之間最終存在的記錄紙張卸載之后，或者，如果沒有記錄紙張，則在發(fā)現(xiàn)t2≥1.10×t1狀態(tài)的紙張卸載之后，暫停紙張供給/輸送裝置的作用以中斷紙張供給/輸送裝置的操作。然后，在紙張供給/輸送操作的此中止期間(例如20秒)，CPU100向三端雙向可控硅開關(guān)91、92發(fā)出驅(qū)動信號以便由發(fā)熱電阻部件710、720在電源電壓的每個周期產(chǎn)生基本相等的熱量，從而提高壓輥的表面溫度。這種控制使得能夠蒸發(fā)凝結(jié)在壓輥上的水分并提高其表面溫度。其結(jié)果是，由水分凝結(jié)在壓輥表面導(dǎo)致的圖象模糊或卡紙不再發(fā)生，直到壓輥的表面溫度再次降至室溫。當(dāng)斷定不再存在滑動時(shí)，優(yōu)先向發(fā)熱電阻部件710供電。
如果打印工作不是連續(xù)打印，將從端部傳感器21探測到記錄紙張的前端到端部傳感器25探測到其前端的時(shí)間t1′，與從端部傳感器21探測到記錄紙張的后端到端部傳感器25探測到其后端的時(shí)間t2′加以比較，并且，如果t2′≥1.10×t1′，則在打印操作之后的轉(zhuǎn)后步驟中，驅(qū)動發(fā)熱電阻部件710、720使其產(chǎn)生基本相等的熱量，持續(xù)約20秒，從而提高壓輥的表面溫度。
在使用含水分紙張的冷啟動操作中，上述結(jié)構(gòu)的圖象定影裝置和成象裝置及其供電方法，只有在壓輥和紙張之間實(shí)際發(fā)生滑動的時(shí)候，允許采用使加熱器發(fā)熱中心與壓力中心一致的供電控制方法來加熱壓輥。其結(jié)果是，與前述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相比，可提供能夠在正常使用狀態(tài)進(jìn)一步降低電能消耗的圖象定影裝置和成象裝置。
在本實(shí)施例中，兩個發(fā)熱部件設(shè)置成使得對這些部件充分供電時(shí)其發(fā)熱中心與壓力中心一致，但是發(fā)熱部件的設(shè)置并不限于此種結(jié)構(gòu)。即使在對這兩個發(fā)熱部件充分供電時(shí)其發(fā)熱中心向壓力中心的上游端或下游端偏移，上述供電控制方法也能提供低耗電的成象裝置，且沒有含水分紙張的滑動或熱偏移現(xiàn)象。
下面將說明能夠防止圖象由蒸氣向后散射現(xiàn)象的一個實(shí)施例。本實(shí)施例的裝置的部件與前述實(shí)施例基本相同。
在本實(shí)施例中，為了減少在含水分紙張上形成線形圖象時(shí)由圖象定影中產(chǎn)生的蒸氣對線形圖象的散射所導(dǎo)致的拖尾現(xiàn)象，在成象裝置的CPU中提供有減少拖尾模式，在此模式中，控制供電以提高定影輥隙下游端的發(fā)熱量并降低圖象定影步驟中上游端的溫度。
在正常工作狀態(tài)，如前述實(shí)施例那樣，本實(shí)施例執(zhí)行在啟動階段進(jìn)行同等加熱的步驟以及在定影階段提高上游端發(fā)熱量的步驟，或者既在啟動階段也在定影階段提高上游端發(fā)熱量的步驟。然而，如果使用者斷定在打印圖象上存在拖尾時(shí)，則執(zhí)行減少拖尾模式以提高發(fā)熱電阻部件720的發(fā)熱量，以便降低定影輥隙上游端產(chǎn)生的蒸氣量，從而抑制由定影輥隙上游端蒸氣對未定影圖象的散射所導(dǎo)致的拖尾現(xiàn)象。當(dāng)定影輥隙中存在記錄材料時(shí)，執(zhí)行減少拖尾模式。
實(shí)際上，通過預(yù)定操作，例如由使用者按下一按鈕，響應(yīng)于探測出拖尾，向CPU100發(fā)出轉(zhuǎn)移至減少拖尾模式的指令。在轉(zhuǎn)移之后，CPU100向三端雙向可控硅開關(guān)91、92發(fā)出驅(qū)動信號以提高發(fā)熱電阻部件720所產(chǎn)生的熱量，從而降低定影輥隙上游端的溫度。在減少拖尾模式中，例如在電源輸出在0至50％范圍內(nèi)的情況下，通過只向下游端的電阻部件720提供相控功率，以及，在電源輸出超過50％的情況下，通過全部驅(qū)動電阻部件720并且在相位控制下分配超過50％的一部分輸出給電阻部件710，使位于記錄材料輸送方向下游端的發(fā)熱電阻部件720的發(fā)熱量得以提高。
減少拖尾模式可以由使用者適當(dāng)終止。由于拖尾現(xiàn)象發(fā)生在例如記錄材料含有水分時(shí)，如前述實(shí)施例中所述，通過設(shè)置在定影步驟之前和之后的端部傳感器還可以探測出記錄材料的滑動，并且在不再探測到滑動時(shí)可以使裝置從減少拖尾模式返回正常打印模式。
由于定影輥隙上游端的發(fā)熱量適度增加以便向紙張和調(diào)色劑有效施加熱量和壓力，如前述實(shí)施例所述，所以為了節(jié)電并防止在普通紙上發(fā)生熱偏移，最好將減少拖尾模式作為一種特殊模式，只可以在使用者通過操作面板發(fā)出指令時(shí)使用，或者只在根據(jù)如前述實(shí)施例中所述方法探測到記錄材料的滑動時(shí)自動使用。
下面將說明一個熱偏移現(xiàn)象不嚴(yán)重但可避免拖尾的實(shí)施例。該裝置的部件與前述實(shí)施例中基本相同，但是，在本實(shí)施例中，供電控制裝置在啟動階段為兩個發(fā)熱電阻部件710、720選用基本相同的電源負(fù)載比，并且在定影階段為下游端的發(fā)熱電阻部件720選用的電源負(fù)載比大于為上游端的發(fā)熱電阻部件710選用的電源負(fù)載比。
本實(shí)施例因而能夠防止記錄材料的滑動并且更可靠地防止熱偏移現(xiàn)象。
向兩個發(fā)熱電阻部件的供電輸出不必如前述實(shí)施例中所述成比例分配，也可選擇為例如1∶2或1∶3。
本發(fā)明已結(jié)合其實(shí)施例加以說明，但是這些實(shí)施例不構(gòu)成任何限制，本發(fā)明可以在所附權(quán)利要求的精神和范圍之內(nèi)進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
1.一種圖象加熱裝置，包括一加熱器；一薄膜，用于在所述加熱器上滑動，和一支持部件，用于通過所述薄膜與所述加熱器形成一輥隙，所述支持部件接收驅(qū)動力以驅(qū)動所述薄膜；其中在所述輥隙中擠壓并傳送一其上帶有圖象的記錄材料，從而使所述記錄材料上的圖象由所述加熱器通過所述薄膜提供的熱量得以加熱；所述加熱器包括一由向其供電以產(chǎn)生熱量的第一發(fā)熱部件，和一由向其供電以產(chǎn)生熱量的第二發(fā)熱部件，所述第二發(fā)熱部件相對于記錄材料的運(yùn)動方向位于所述第一發(fā)熱部件的下游端；并且控制所述第一和第二發(fā)熱部件使得其發(fā)熱量之比根據(jù)所述輥隙中存在或不存在記錄材料而改變。
2.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中所述輥隙中不存在記錄材料的情況對應(yīng)于所述加熱器的啟動階段。
3.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中所述輥隙中不存在記錄材料的情況對應(yīng)于在連續(xù)圖象加熱操作中記錄材料之間的間歇。
4.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中所述輥隙中存在記錄材料的情況對應(yīng)于記錄材料上圖象的加熱階段。
5.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中在所述輥隙中不存在記錄材料的情況下，對于所述第一和第二發(fā)熱部件其發(fā)熱量基本相等，在所述輥隙中存在記錄材料的情況下，所述第一發(fā)熱部件的發(fā)熱量大于所述第二發(fā)熱部件的發(fā)熱量。
6.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中在對于所述第一和第二發(fā)熱部件其發(fā)熱量基本相等的情況下，所述加熱器的發(fā)熱中心與所述輥隙中心基本一致。
7.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，還包括用于探測記錄材料的滑動的探測裝置，從而在所述輥隙中不存在記錄材料時(shí)，根據(jù)所述探測裝置的探測結(jié)果，控制所述第一和第二發(fā)熱部件的發(fā)熱量之比。
8.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中在所述輥隙中不存在記錄材料的情況下，對于所述第一和第二發(fā)熱部件其發(fā)熱量基本相等；在所述輥隙中存在記錄材料的情況下，所述第二發(fā)熱部件的發(fā)熱量大于所述第一發(fā)熱部件的發(fā)熱量。
9.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中在所述輥隙中不存在記錄材料的情況下，所述第一發(fā)熱部件的發(fā)熱量較大；在所述輥隙中存在記錄材料的情況下，所述第二發(fā)熱部件的發(fā)熱量較大。
10.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中所述第一和第二發(fā)熱部件可以根據(jù)其供電彼此獨(dú)立地控制。
11.如權(quán)利要求10所述的圖象加熱裝置，其中所述第一和第二發(fā)熱部件的發(fā)熱量之比通過所述第一和第二發(fā)熱部件的電源負(fù)載比加以控制。
12.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中所述加熱器包括一襯底部件，沿垂直于所述薄膜運(yùn)動方向的方向延伸，所述第一和第二發(fā)熱部件沿其縱向設(shè)置在所述襯底部件上。
13.如權(quán)利要求1所述的圖象加熱裝置，其中所述支持部件為一可轉(zhuǎn)動輥筒。
14.一種圖象加熱裝置，包括一加熱器，含有一由向其供電以產(chǎn)生熱量的發(fā)熱部件；一薄膜，用于在所述加熱器上滑動；一支持部件，用于通過所述薄膜與所述加熱器形成一輥隙，所述支持部件接收驅(qū)動力以驅(qū)動所述薄膜，和探測裝置，用于探測一記錄材料的滑動；其中在所述輥隙中擠壓并傳送其上帶有圖象的此記錄材料，從而此記錄材料上的圖象由所述加熱器通過所述薄膜提供的熱量得以加熱；并且根據(jù)所述探測裝置的探測結(jié)果控制向所述加熱器的供電。
15.如權(quán)利要求14所述的圖象加熱裝置，其中所述加熱器包括一個第一發(fā)熱部件和一個第二發(fā)熱部件，所述第二發(fā)熱部件相對于記錄材料的運(yùn)動方向位于所述第一發(fā)熱部件的下游端，所述第一和第二發(fā)熱部件可以根據(jù)其供電彼此獨(dú)立地控制，并且在所述探測裝置斷定記錄材料滑動的情況下，所述第一和第二發(fā)熱部件的電源負(fù)載比比率基本相等。
16.如權(quán)利要求15所述的圖象加熱裝置，其中在所述第一和第二發(fā)熱部件的電源負(fù)載比比率基本相等的情況下，所述輥隙中不存在記錄材料。
17.如權(quán)利要求16所述的圖象加熱裝置，其中所述輥隙中不存在記錄材料的情況，對應(yīng)于在連續(xù)圖象加熱操作中記錄材料之間的間歇。
18.如權(quán)利要求16所述的圖象加熱裝置，其中所述輥隙中不存在記錄材料的情況，對應(yīng)于緊隨圖象加熱操作之后的后處理階段。
19.如權(quán)利要求15所述的圖象加熱裝置，其中在所述探測裝置確定記錄材料沒有滑動的情況下，所述第一發(fā)熱部件的電源負(fù)載比大于所述第二發(fā)熱部件的電源負(fù)載比。
20.如權(quán)利要求14所述的圖象加熱裝置，其中所述加熱器包括一襯底部件，沿垂直于所述薄膜運(yùn)動方向的方向延伸，所述第一和第二發(fā)熱部件沿其縱向設(shè)置在所述襯底部件上。
21.如權(quán)利要求14所述的圖象加熱裝置，其中所述支持部件為一可轉(zhuǎn)動輥筒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖象加熱裝置,包括一加熱器、一滑動薄膜和一支持部件。加熱器包括一由向其供電產(chǎn)生以熱量的第一發(fā)熱部件,和一由向其供以電產(chǎn)生熱量的第二發(fā)熱部件,第二發(fā)熱部件相對于記錄材料的運(yùn)動方向位于第一發(fā)熱部件的下游端,并且控制第一和第二發(fā)熱部件使得其發(fā)熱量之比根據(jù)輥隙中存在或不存在記錄材料而改變。
文檔編號G03G15/20GK1199187SQ9810848
公開日1998年11月18日 申請日期1998年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月14日
發(fā)明者山崎道仁 申請人:佳能株式會社