專利名稱：定影單元和使用該定影單元的定影裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種成像裝置的定影單元，所述定影單元通過(guò)施加熱和壓力將調(diào)色劑圖像定影到紙上。
背景技術(shù)：
通常，電子照相彩色成像裝置通過(guò)向帶有預(yù)定電勢(shì)的感光介質(zhì)輻照光而形成靜電潛像、利用預(yù)定顏色的調(diào)色劑顯影該靜電潛像并將顯影后的圖像轉(zhuǎn)印并定影到紙上來(lái)形成彩色圖像。
圖1是示意性地示出常規(guī)定影裝置的定影單元的橫截面圖，其中使用鹵素?zé)糇鳛楣庠?，圖2是顯示圖1所示的定影單元和加壓輥之間的關(guān)系的縱截面圖。
參見(jiàn)圖1，定影單元10對(duì)調(diào)色劑圖像施加熱，并且所述定影單元10包括管狀柱體定影輥11和設(shè)置在定影輥11內(nèi)部的發(fā)熱單元12，所述發(fā)熱單元12利用從外部電源(未示出)傳輸?shù)碾娏靼l(fā)熱。在發(fā)熱單元12的外周表面上設(shè)置由彈性材料制成的用于提高調(diào)色劑圖像分離性能的分離層11a。
發(fā)熱單元12產(chǎn)生輻射能(熱能)，該熱能通過(guò)定影輥11內(nèi)部的空氣傳遞到定影輥11。該輻射能通過(guò)涂覆在定影輥11的內(nèi)表面上的光熱轉(zhuǎn)換層(未示出)被轉(zhuǎn)換為熱能，以加熱定影輥11，隨后通過(guò)熱傳導(dǎo)將分離層11a加熱到預(yù)定定影溫度。
參見(jiàn)圖2，加壓輥13設(shè)置在定影單元10下方。加壓輥13被彈簧件13a彈性地支撐，從而，在定影單元10和加壓輥13之間通過(guò)的紙張14被壓向定影單元10。
此刻，當(dāng)紙張14在定影單元10和加壓輥13之間通過(guò)時(shí)，以預(yù)定的壓力和熱對(duì)紙張14上形成的粉狀調(diào)色劑圖像14a施加壓力并加熱。也就是說(shuō)，通過(guò)定影單元10和加壓輥13，以預(yù)定的壓力和熱將調(diào)色劑圖像14a定影到紙張14上。
由于常規(guī)的使用鹵素?zé)糇鳛闊嵩吹亩ㄓ把b置消耗大量的電能，所以當(dāng)不進(jìn)行打印操作時(shí)應(yīng)關(guān)閉電源。
另外，當(dāng)為進(jìn)行打印操作而打開(kāi)電源時(shí)，常規(guī)的定影裝置需要較長(zhǎng)的預(yù)熱時(shí)間使其達(dá)到定影溫度。
從定影裝置被打開(kāi)直到定影裝置到達(dá)所需的定影溫度之間的時(shí)間被稱為第一張印出時(shí)間(first-print-out-time)(下文簡(jiǎn)稱FPOT)。在某些情況下，常規(guī)定影裝置的FPOT可為幾十秒或幾分鐘。
特別地，由于常規(guī)定影裝置的定影輥經(jīng)從熱源傳遞過(guò)來(lái)的輻射能加熱，所以傳熱率小。另外，由于通過(guò)傳導(dǎo)(即，定影輥與紙張接觸)而將熱量從定影輥傳導(dǎo)到紙張，當(dāng)溫度降低時(shí)對(duì)溫度變化的補(bǔ)償減小。因此，難以控制定影輥上的溫度分布。
另外，由于即使在打印機(jī)處于待機(jī)模式，即打印空閑狀態(tài)時(shí)，仍在固定的周期內(nèi)將電力施加到熱源上，從而保持定影輥11的溫度處于恒定值，產(chǎn)生了不必要的電力消耗的問(wèn)題。另外，由于從待機(jī)模式轉(zhuǎn)到工作模式需要大量時(shí)間，還有另一個(gè)問(wèn)題，就是不能實(shí)現(xiàn)快速圖像輸出。
因此，需要一種改進(jìn)的用于成像裝置的定影裝置，其比常規(guī)定影裝置消耗更少的電力，并且比常規(guī)定影裝置更快地到達(dá)定影溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是解決至少上述問(wèn)題和/或缺點(diǎn)，并提供至少下述優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種成像裝置的定影裝置，其消耗更少的電流和電力，在更短的時(shí)間內(nèi)將定影輥的溫度提高到定影溫度，并具有較高的介電強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種定影單元包括管狀定影輥；插入到所述定影輥內(nèi)的內(nèi)部管；設(shè)置在所述定影輥和所述內(nèi)部管之間從而圍繞所述內(nèi)部管并發(fā)熱的加熱單元；以及具有設(shè)置在所述加熱單元和所述定影輥之間的第一絕緣部分和設(shè)置在所述加熱單元和所述內(nèi)部管之間的第二絕緣部分的絕緣部分，其中，所述第一絕緣部分的導(dǎo)熱系數(shù)比所述第二絕緣部分的導(dǎo)熱系數(shù)高。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造定影輥的方法，包括如下步驟使第二絕緣部分圍繞內(nèi)部管；使加熱單元圍繞所述第二絕緣部分；使第一絕緣部分圍繞所述加熱單元；將具有所述第二絕緣部分、所述加熱單元和所述第一絕緣部分的所述內(nèi)部管插入到定影輥中；膨脹所述內(nèi)部管使其與所述定影輥接合。


本發(fā)明的特定實(shí)施例的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明而顯見(jiàn)，附圖中圖1是示意性地示出當(dāng)鹵素?zé)粲米鳠嵩磿r(shí)常規(guī)定影裝置的定影單元的橫截面圖。
圖2是圖1所示的定影單元和加壓輥的縱截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一示例性實(shí)施例的成像裝置的定影裝置的縱截面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第一示例性實(shí)施例的成像裝置的定影單元的橫截面圖。
圖5是圖4所示C部分的部分放大圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二示例性實(shí)施例的定影單元一部分的部分放大圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第三示例性實(shí)施例的定影單元一部分的部分放大圖。
所有附圖中，相同的參考標(biāo)記指代相同的部件、特征和結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
說(shuō)明書中限定的內(nèi)容，例如詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和部件用于輔助對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的全面理解。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)這里所述的實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型。另外，為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，省略對(duì)公知功能和結(jié)構(gòu)的說(shuō)明。
參考圖3至5，定影裝置200是用于通過(guò)向調(diào)色劑圖像251施加熱和壓力而將調(diào)色劑圖像251定影到紙張250上的裝置。定影裝置200包括在箭頭A所示方向上旋轉(zhuǎn)的同時(shí)向調(diào)色劑圖像251施加熱的定影單元210，以及面對(duì)定影單元210并且在箭頭B所示方向上旋轉(zhuǎn)的同時(shí)將調(diào)色劑圖像251壓向定影單元210的加壓輥220。
定影單元210包括管狀定影輥212，其覆有由聚四氟乙烯(PTFE)等材料制成的表面分離層211。將一開(kāi)放端部的管狀內(nèi)部管214插入到定影輥212的內(nèi)部中，并將一加熱單元213設(shè)置在定影輥212和內(nèi)部管214之間使其成螺旋形狀圍繞內(nèi)部管214的外周表面，從而通過(guò)由外部電源(未示出)供應(yīng)的電流而發(fā)熱。絕緣部分216圍繞加熱單元213，從而使內(nèi)部管214與定影輥212絕緣，防止當(dāng)電流施加到加熱單元213時(shí)發(fā)生介電擊穿和電流泄露。
定影輥212和內(nèi)部管214可由不銹鋼、鋁(Al)、銅(Cu)等制成。
加熱單元213由通過(guò)外部電源(未示出)供應(yīng)的電流而發(fā)熱的電阻發(fā)熱線圈構(gòu)成。引線部分213a從加熱單元213的兩端延伸出來(lái)從而接收來(lái)自外部電源的電流。
絕緣部分216包括設(shè)置在定影輥212和加熱單元213之間的第一絕緣部分216a和設(shè)置在加熱單元213和內(nèi)部管214之間的第二絕緣部分216b。
第一絕緣部分216a可由例如聚酰亞胺制成，而第二絕緣部分216b可由例如兩個(gè)云母片層疊而構(gòu)成。
絕緣部分216傳遞加熱單元213產(chǎn)生的熱量。絕緣部分216還應(yīng)具有特定的特性，例如耐壓性和耐介電擊穿性。當(dāng)考慮耐介電擊穿性時(shí)，第一絕緣層216a可具有例如0.02～0.04mm的厚度，并且構(gòu)成第二絕緣部分216b的每一個(gè)云母片可具有例如0.15mm的厚度。因此，第一絕緣部分216a的厚度可小于第二絕緣部分216b的厚度。
這里，耐壓性表示對(duì)所施加的預(yù)定外部電源的耐受性，而耐介電擊穿性表示在3kV的最大耐受電壓下，一分鐘內(nèi)不會(huì)發(fā)生介電擊穿且不會(huì)產(chǎn)生10mA或更大的泄漏電流的特性。每個(gè)絕緣部分應(yīng)耐受3kV的施加的耐受電壓，從而滿足由CSA(加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))規(guī)定的加拿大耐壓規(guī)格和歐洲耐壓規(guī)格。
表1

表1顯示了云母、聚酰亞胺(PI)和液晶聚合物(LCP)的導(dǎo)熱系數(shù)和介電強(qiáng)度。
通過(guò)比較云母和PI的導(dǎo)熱系數(shù)可知，PI的最大導(dǎo)熱系數(shù)大約是云母的最大導(dǎo)熱系數(shù)的三倍。由此可知，發(fā)熱單元213產(chǎn)生的輻射熱(能量)傳遞到由PI制成的第一絕緣部分216a比傳遞到由云母制成的第二絕緣部分216b更多。因此，加熱單元213產(chǎn)生的熱量大量通過(guò)第一絕緣部分216a傳遞到定影輥212，從而可將定影輥212的表面溫度升高到定影溫度。
另外，由于第一絕緣部分216a的厚度小于第二絕緣部分216b的厚度，可更快地傳遞熱量。
參考圖6，第一絕緣部分316a可由例如液晶聚合物(下文中稱為L(zhǎng)CP)制成，而第二絕緣部分316b可由例如兩個(gè)云母片層疊構(gòu)成。
絕緣部分316傳遞加熱單元213產(chǎn)生的熱。絕緣部分316還應(yīng)具有特定的特性，例如耐壓性和耐介電擊穿性。當(dāng)考慮耐介電擊穿性時(shí)，第一絕緣層316a可具有例如0.045～0.07mm的厚度，并且構(gòu)成第二絕緣部分316b的每一個(gè)云母片可具有例如0.15mm的厚度。因此，第一絕緣部分316a的厚度小于第二絕緣部分316b的厚度。
類似前述實(shí)施例，耐壓特性應(yīng)滿足CSA和歐洲耐壓規(guī)格。
通過(guò)比較LCP和云母的導(dǎo)熱系數(shù)可知，LCP的導(dǎo)熱系數(shù)高于云母的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，發(fā)熱單元213產(chǎn)生的輻射熱(能量)傳遞到由LCP制成的第一絕緣部分316a比傳遞到由云母制成的第二絕緣部分316b更多。因此，加熱單元213產(chǎn)生的熱量更多地通過(guò)第一絕緣部分316a傳遞到定影輥212，從而可將定影輥212的表面溫度升高到定影溫度。
LCP的導(dǎo)熱系數(shù)小于PI的導(dǎo)熱系數(shù)。因此，假定導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)彼此相等，由LCP制成的第一絕緣部分316a的厚度大于由PI制成的第一絕緣部分216a的厚度。
LCP材料具有特定優(yōu)點(diǎn)，例如良好的耐熱性和高頻范圍下的電氣穩(wěn)定性。另外，由于LCP是熱塑性材料，LCP本身具有一定的粘附性，因而由于粘附效應(yīng)，LCP比現(xiàn)有的絕緣材料更有用。
LCP和PI的厚度可為100μm或更小。
參考圖7，第一絕緣部分416a可由兩個(gè)云母片2構(gòu)成，而第二絕緣部分416b可通過(guò)疊置熱屏蔽部分416c和兩個(gè)云母片416d構(gòu)成。
熱屏蔽部分416c可由具有較高孔隙率和較低導(dǎo)熱系數(shù)的陶瓷或石膏或者具有較低導(dǎo)熱系數(shù)的玻璃填充的耐熱聚合物材料制成。另外，熱屏蔽部分416和單個(gè)云母片中每一個(gè)的厚度可為例如0.15mm。
由加熱單元213發(fā)出的輻射能(熱)被熱屏蔽部分416c阻擋而不能傳遞到內(nèi)部管214，從而熱量可通過(guò)第一絕緣部分416a傳遞到定影輥212。
另一方面，第一絕緣層416a的厚度大于如圖5所示由PI制成的第一絕緣部分216a的厚度和如圖6所示由LCP制成的第二絕緣部分316a的厚度。
如此，通過(guò)使用具有不同導(dǎo)熱系數(shù)的材料提供不同的導(dǎo)熱效率，從而可控制熱傳遞方向。
參考圖3和4，在定影輥210兩端分別設(shè)置端蓋217和傳動(dòng)端蓋218。傳動(dòng)端蓋218的構(gòu)造與端蓋217相似，但是傳動(dòng)端蓋218設(shè)置有連接到設(shè)置在支撐定影輥210的框架400上的電機(jī)單元(未示出)的例如齒輪等傳動(dòng)裝置218a，從而旋轉(zhuǎn)定影輥210。
在端蓋217上形成通氣孔219。當(dāng)將端蓋217安裝在定影輥210上以后，通氣孔219允許外部空氣流入到定影輥210的內(nèi)部空間230中，從而定影輥210的內(nèi)部空間230可被保持在大氣壓力下。
因此，雖然內(nèi)部管214被從加熱單元213傳遞過(guò)來(lái)的熱量加熱，由于外部空氣流過(guò)通氣孔219，所以內(nèi)部空間230可保持處于大氣壓力下?；蛘?，可將通氣孔219設(shè)置到傳動(dòng)端蓋218上，或者將通氣孔219設(shè)置到端蓋217和傳動(dòng)端蓋218兩者上。
電極220設(shè)置到端蓋217和傳動(dòng)端蓋218。電極220電連接到引線部分213a。通過(guò)外部電源施加的電流通過(guò)供電單元300、電極220和引線部分213a施加到加熱單元213上。
在定影單元210上方設(shè)置用于在分離層211的表面溫度快速升高時(shí)中斷供電以防止過(guò)熱的恒溫器240，以及用于測(cè)量定影輥和分離層211的表面溫度的熱敏電阻器250。
下面將說(shuō)明制造定影單元210的方法。
內(nèi)部管214的周邊表面圍繞有第二絕緣部分216b。加熱單元213設(shè)置成螺旋狀，從而圍繞第二絕緣部分216b。接下來(lái)，圍繞加熱單元213設(shè)置第一絕緣部分216a。
設(shè)置有加熱單元213、第一絕緣部分216a和第二絕緣部分216b的內(nèi)部管213被插入到定影輥212的內(nèi)部。定影輥212的外周表面覆有由聚四氟乙烯(PTFE)等材料制成的分離層。
接下來(lái)，通過(guò)利用擴(kuò)大內(nèi)部管214的裝置，堵塞內(nèi)部管214的兩端部，并向內(nèi)部管214的內(nèi)部空間213施加預(yù)定壓力，從而使內(nèi)部管214膨脹。為了膨脹內(nèi)部管，壓力可為140個(gè)大氣壓或更大。
內(nèi)部管214膨脹，而定影輥212保持為圓形，因而，加熱單元213和絕緣部分216發(fā)生塑性變形。
因此，加熱單元213、內(nèi)部管214、第一絕緣部分216a和第二絕緣部分216b附接于定影輥212。
也就是說(shuō)，如圖5所示，由于加熱單元213由電阻加熱線圈構(gòu)成，當(dāng)內(nèi)部管214膨脹時(shí)，相鄰線圈之間的空間被第一和第二絕緣部分216a和216b填充而附接于定影輥212。
若壓力小于140個(gè)大氣壓，當(dāng)內(nèi)部管214膨脹時(shí)，相鄰線圈之間的空間可能沒(méi)有被第一和第二絕緣部分216a和216b填充。
因此，在加熱單元213的相鄰線圈之間的空間中可能形成氣隙。另外，定影輥212、加熱單元213和內(nèi)部管214之間的接觸部分可能不能彼此聯(lián)接，從而可能形成氣隙。
這些氣隙減小了導(dǎo)熱效率，即，從加熱單元213到定影輥212的熱傳導(dǎo)效率，從而延長(zhǎng)了FPOT。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的定影裝置，由于不同絕緣部分具有不同導(dǎo)熱效率，所以由發(fā)熱單元產(chǎn)生的大部分熱都傳遞到定影輥，從而可以增加熱效率。
此外，由于加熱物體和被加熱物體之間的距離減小，所以熱量可快速傳四，從而可以縮短FPOT。
已經(jīng)參考特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了顯示和描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對(duì)這里的實(shí)施例進(jìn)行各種細(xì)節(jié)和形式上的修改。
本申請(qǐng)要求于2005年6月23日在韓國(guó)專利局申請(qǐng)的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.10-2005-0054386的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容在此引作結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種定影單元，其包括柱狀定影輥；插入到所述定影輥內(nèi)的內(nèi)部管；設(shè)置在所述定影輥和所述內(nèi)部管之間從而圍繞所述內(nèi)部管并發(fā)熱的加熱單元；以及具有設(shè)置在所述加熱單元和所述定影輥之間的第一絕緣部分和設(shè)置在所述加熱單元和所述內(nèi)部管之間的第二絕緣部分的絕緣部分，其中，所述第一絕緣部分的導(dǎo)熱系數(shù)比所述第二絕緣部分的導(dǎo)熱系數(shù)高。
2.如權(quán)利要求1所述的定影單元，其中，所述第一絕緣部分包括聚酰亞胺。
3.如權(quán)利要求1所述的定影單元，其中，所述第一絕緣部分包括液晶聚合物。
4.如權(quán)利要求2所述的定影單元，其中，所述第二絕緣部分包括多個(gè)云母片。
5.如權(quán)利要求1所述的定影單元，其中，所述第一絕緣部分包括多個(gè)云母片，而所述第二絕緣部分包括與所述加熱單元和所述多個(gè)云母片接觸的熱屏蔽層。
6.如權(quán)利要求5所述的定影單元，其中，所述熱屏蔽層包括石膏、陶瓷材料和玻璃填充的耐熱聚合材料中的一種。
7.如權(quán)利要求3所述的定影單元，其中，所述第一絕緣部分的厚度小于所述第二絕緣部分的厚度。
8.一種成像裝置的定影裝置，其具有用于發(fā)熱的定影單元和用于將通過(guò)所述定影單元的接觸部分的調(diào)色劑圖像被轉(zhuǎn)印其上的紙張按壓向所述定影單元的加壓輥，所述定影單元包括柱狀定影輥；插入到所述定影輥內(nèi)的內(nèi)部管；加熱單元，其設(shè)置在所述定影輥和所述內(nèi)部管之間從而圍繞所述內(nèi)部管并發(fā)熱；以及絕緣部分，其具有設(shè)置在所述加熱單元和所述定影輥之間的第一絕緣部分和設(shè)置在所述加熱單元和所述內(nèi)部管之間的第二絕緣部分，其中，所述第一絕緣部分的導(dǎo)熱系數(shù)比所述第二絕緣部分的導(dǎo)熱系數(shù)高。
9.如權(quán)利要求8所述的定影裝置，其中，所述第一絕緣部分包括聚酰亞胺。
10.如權(quán)利要求8所述的定影裝置，其中，所述第一絕緣部分包括液晶聚合物。
11.如權(quán)利要求9所述的定影裝置，其中，所述第二絕緣部分包括多個(gè)云母片。
12.如權(quán)利要求8所述的定影裝置，其中，所述第一絕緣部分包括多個(gè)云母片，而所述第二絕緣部分包括與所述加熱單元和所述多個(gè)云母片接觸的熱屏蔽層。
13.如權(quán)利要求12所述的定影裝置，其中，所述熱屏蔽層包括石膏、陶瓷材料和玻璃填充的耐熱聚合材料中的一種。
14.如權(quán)利要求10所述的定影裝置，其中，所述第一絕緣部分的厚度小于所述第二絕緣部分的厚度。
15.一種制造定影輥的方法，包括如下步驟使第二絕緣部分圍繞內(nèi)部管；使加熱單元圍繞所述第二絕緣部分；使第一絕緣部分圍繞所述加熱單元；將具有所述第二絕緣部分、所述加熱單元和所述第一絕緣部分的所述內(nèi)部管插入到定影輥中；膨脹所述內(nèi)部管使其與所述定影輥接合。
16.如權(quán)利要求15所述的制造定影輥的方法，還包括使分離層涂覆于所述定影輥的外表面的步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的制造定影輥的方法，其中，所述分離層包括聚四氟乙烯。
全文摘要
本發(fā)明提供一種定影單元和使用該定影單元的定影裝置。所述定影單元包括管狀定影輥、插入到所述定影輥內(nèi)部的內(nèi)部管、設(shè)置在所述定影輥和所述內(nèi)部管之間從而圍繞所述內(nèi)部管并發(fā)熱的加熱單元、以及具有設(shè)置在所述加熱單元和所述定影輥之間的第一絕緣部分和設(shè)置在所述加熱單元和所述內(nèi)部管之間的第二絕緣部分的絕緣部分。所述第一絕緣部分的導(dǎo)熱系數(shù)比所述第二絕緣部分的導(dǎo)熱系數(shù)高。
文檔編號(hào)G03G15/20GK1885205SQ20061009326
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月23日
發(fā)明者鄭在爀, 江東均 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社