Dispositivo de calentamiento, dispositivo de suministro de potencia auxiliar, sistema de suministro de potencia auxiliar, dispositivo de fijación, y aparato de formación de imagen.

Un dispositivo de calentamiento (21) que incluye un calentador (2), una unidad de presión presionada por el calentador

(2), un suministro de potencia principal (3), un suministro de potencia auxiliar (4), un cargador (6) y una unidad de conmutación (7),

caracterizado por que cada uno del calentador (2) y la unidad de presión incluye un elemento de calentamiento principal (2a, 22a) que genera calor con potencia que se suministra a partir del suministro de potencia principal (3), y un elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) que tiene una resistencia diferente de una resistencia del elemento de calentamiento principal (2a, 22a) y que genera calor con potencia que se suministra a partir del suministro de potencia auxiliar (4), respectivamente, el suministro de potencia auxiliar (4) incluye un condensador (17) con una capacidad lo bastante grande para permitir la carga y descarga del condensador (17) y suministra a los elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) del calentador (2) y la unidad de presión una corriente que es diferente de una corriente que se suministra desde el suministro de potencia principal (3) al elemento de calentamiento principal (2a, 22a), el cargador (6) carga el condensador (17) del suministro de potencia auxiliar (4) con la potencia que se suministra a partir del suministro de potencia principal (3), y la unidad de conmutación (7) permite de forma selectiva uno del suministro de la potencia a los elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) del calentador (2) y la unidad de presión mediante el suministro de potencia auxiliar (4) y la carga del condensador (7) del suministro de potencia auxiliar (4) mediante el cargador (6),

caracterizado además por que la resistencia del elemento de calentamiento del calentador (2) y la resistencia del elemento de calentamiento de la unidad de presión son diferentes entre sí.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2003/000016.

Solicitante: RICOH COMPANY, LTD..

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 3-6, NAKAMAGOME 1-CHOME, OHTA-KU TOKYO 143-8555 JAPON.

Inventor/es: FUJITA, TAKASHI, KONNO,ERIKO, KISHI,KAZUHITO, MATSUSAKA,SUSUMU.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > FOTOGRAFIA; CINEMATOGRAFIA; TECNICAS ANALOGAS QUE... > ELECTROGRAFIA; ELECTROFOTOGRAFIA; MAGNETOGRAFIA (registro... > Aparatos para procesos electrográficos que utilizan... > G03G15/20 (para fijar, p. ej. utilizando calor)

PDF original: ES-2541927_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Dispositivo de calentamiento, dispositivo de suministro de potencia auxiliar, sistema de suministro de potencia auxiliar, dispositivo de fijación, y aparato de formación de imagen 5

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a un dispositivo de calentamiento que calienta un material o un dispositivo, un dispositivo de suministro de potencia auxiliar, un sistema de suministro de potencia auxiliar, un dispositivo de fijación, y un aparato de formación de imagen, tal como una copiadora, una impresora o un fax, que usa un método electrofotográfico. Más en concreto, la presente invención se refiere a mejoras en la eficiencia de ahorro de potencia de estos dispositivos.

Antecedentes de la técnica

El aparato de formación de imagen, tal como una copiadora o una impresora, forma una imagen sobre un soporte de registro, tal como una hoja de registro común o una película de OHP (proyector de transparencias) . En vista de una rápida formación de imagen, calidad de imagen, coste, etc., el método electrofotográfico se adopta para el aparato de formación de imagen. En el método electrofotográfico, se forma una imagen de tóner sobre un fotoconductor y la imagen de tóner se fija a un soporte de registro mediante la aplicación de calor y presión. El método de fijación adoptado en la actualidad es, sobre todo, el método de rodillo de calentamiento en vista de la seguridad. En el método de rodillo de calentamiento, un rodillo de calentamiento que se calienta mediante un calentador halógeno o similar, y un rodillo de presión que se dispone en una disposición opuesta al rodillo de calentamiento están conectados entre sí bajo presión para formar una porción de línea de contacto entre dos rodillos, y el soporte de registro al que se transfiere la imagen de tóner se pasa a través de la porción de línea de contacto entre dos rodillos de tal modo que la imagen de tóner se fija al soporte de registro mediante calor y presión.

En los últimos años, el problema ambiental se ha vuelto importante y, también en el aparato de formación de imagen, tal como una copiadora y una impresora, el ahorro energético se ha vuelto importante. Lo que no puede descartarse al considerar el ahorro energético del aparato de formación de imagen es el ahorro de potencia de un dispositivo de fijación que fija el tóner al soporte de registro.

Como una reducción de la disipación de potencia del dispositivo de fijación en un estado en espera del aparato de formación de imagen, el rodillo de calentamiento se mantiene a una temperatura que es un poco más baja que una temperatura de fijación en el estado en espera, y cuando el aparato de formación de imagen se encuentra en uso la temperatura del rodillo de calentamiento se eleva inmediatamente hasta una temperatura inutilizable para el tiempo de uso, con el fin de evitar que el usuario espere la elevación de temperatura del rodillo de fijación.

En este caso, cuando no se usa el dispositivo de fijación, se suministra una determinada cantidad de potencia y se consume una energía excesiva. Se dice que la energía consumida en el momento del estado en espera es equivalente a aproximadamente un 70 u 80 por ciento de la totalidad de la energía consumida del aparato de formación de imagen.

Se desea reducir la energía consumida en el momento del estado en espera de tal modo que se logra un ahorro de 45 potencia tanto como sea posible. La Ley con respecto al uso racional de la energía se ha revisado y reforzado en Japón, y también en los EE. UU. se han decretado unos programas de ahorro energético, tal como los programas Energy Star y ZESM (Zero Energy Star Mode) . Se ha demandado hacer nulo el suministro de potencia eléctrica cuando no se usa el dispositivo.

No obstante, el rodillo de calentamiento usa principalmente unos rodillos de metal fabricados de hierro o aluminio, y su capacidad calorífica es grande. Por esta razón, si el consumo de energía se hace nulo en el momento del estado en espera, se requiere un largo tiempo de calentamiento, por ejemplo, en un intervalo de varios minutos a algo más de una decena de minutos, para calentar el rodillo de calentamiento hasta la temperatura utilizable en torno a aproximadamente 180 ºC, y la comodidad para el usuario se deteriorará.

Por esta razón, la composición que eleva la temperatura del rodillo de calentamiento inmediatamente es necesaria cuando se realiza una copiadora del tipo de ahorro energético. Por ejemplo, en el programa ZESM, se requiere que el tiempo para volver a calentar el rodillo de calentamiento sea de 10 segundos o menos.

Con el fin de acortar el tiempo de elevación de temperatura del rodillo de calentamiento, es apropiado ampliar la potencia asignada del rodillo de calentamiento, es decir, la energía de suministro por unidad de tiempo. En la práctica, muchos de los aparatos de formación de imagen de alta velocidad actuales con una velocidad de impresión alta establecen el voltaje de suministro a 200 V.

No obstante, el suministro de potencia de fuente de la salida de propósito general de las oficinas en Japón es de 100 V, 15 A, y es necesario llevar a cabo una construcción especial para la relación de suministro de potencia de la

instalación para hacer que se corresponda con 200 V. Por lo tanto, establecer el voltaje de suministro a 200 V no es una solución general.

Además, al producto que eleva la potencia de suministro total usando dos líneas de alimentación de 100 V, 15 A

también se le da una aplicación práctica, pero este puede instalarse solo en la ubicación cerca del lugar en el que están disponibles las dos bases de enchufe. Por esta razón, incluso si se pretende calentar el rodillo de calentamiento durante un corto tiempo, en las condiciones reales es difícil elevar el máximo de la energía de suministro.

Además, como un dispositivo de fijación que consigue la elevación de temperatura de corto tiempo, el rodillo de calentamiento está constituido con un calentador de cerámica en forma de placa que tiene una capacidad calorífica pequeña y una película fabricada de una resina resistente al calor enrollada alrededor de la circunferencia del calentador de cerámica. A tal dispositivo de fijación se le da una aplicación práctica para un aparato de formación de imagen de baja velocidad con la velocidad de impresión de 30 hojas / minuto o menos.

No obstante, con el fin de emprender medidas para la máquina de velocidad más alta, es necesario fabricar la película de la resina resistente al calor más gruesa con el fin de evitar la rotura. Cuando la película de la resina resistente al calor se hace más gruesa, la conductividad térmica de la resina es peor que la del metal, y es necesario calentar la película de la resina resistente al calor con el calentador de cerámica mucho antes de que el soporte de registro se introduzca en la porción de línea de contacto entre dos rodillos entre el rodillo de calentamiento y el rodillo de presión. Por esta razón, se requiere agrandar el área de la porción en forma de placa del calentador de cerámica y usar el suministro de potencia que genera una potencia más alta, y las condiciones reales son que es irrealizable emprender medidas para el aparato de formación de imagen de alta velocidad.

Para solucionar el problema, la solicitud de patente abierta a inspección pública de Japón con Nº 5-232839 divulga un método en el que se proporciona un elemento de calentamiento en el rodillo de calentamiento y un elemento de calentamiento adicional de otro sistema se proporciona en la porción inferior del rodillo de presión. En este método, se suministra potencia al elemento de calentamiento adicional de otro sistema en el momento del estado en espera.

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Reivindicaciones:

1. Un dispositivo de calentamiento (21) que incluye un calentador (2) , una unidad de presión presionada por el calentador (2) , un suministro de potencia principal (3) , un suministro de potencia auxiliar (4) , un cargador (6) y una 5 unidad de conmutación (7) , caracterizado por que cada uno del calentador (2) y la unidad de presión incluye un elemento de calentamiento principal (2a, 22a) que genera calor con potencia que se suministra a partir del suministro de potencia principal (3) , y un elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) que tiene una resistencia diferente de una resistencia del 10 elemento de calentamiento principal (2a, 22a) y que genera calor con potencia que se suministra a partir del suministro de potencia auxiliar (4) , respectivamente, el suministro de potencia auxiliar (4) incluye un condensador (17) con una capacidad lo bastante grande para permitir la carga y descarga del condensador (17) y suministra a los elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) del calentador (2) y la unidad de presión una corriente que es diferente de una corriente que se suministra desde el suministro de potencia principal (3) al elemento de calentamiento principal (2a, 22a) , el cargador (6) carga el condensador (17) del suministro de potencia auxiliar (4) con la potencia que se suministra a partir del suministro de potencia principal (3) , y la unidad de conmutación (7) permite de forma selectiva uno del suministro de la potencia a los elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) del calentador (2) y la unidad de presión mediante el suministro de potencia auxiliar (4) y la carga del condensador (7) del suministro de potencia auxiliar (4) mediante el cargador (6) , caracterizado además por que la resistencia del elemento de calentamiento del calentador (2) y la resistencia del elemento de calentamiento de la unidad de presión son diferentes entre sí.

2. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) tiene una resistencia más pequeña que una resistencia del elemento de calentamiento principal (2a, 22a) , el suministro de potencia principal (3) suministra una potencia de alto voltaje al elemento de calentamiento principal (2a, 22a) , y el suministro de potencia auxiliar (4) suministra una potencia de gran corriente y bajo voltaje al elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) .

3. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que una pluralidad de dichos 30 elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) están conectados en paralelo.

4. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) comprende una pluralidad de elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) , caracterizado por que el calentador (2) incluye un elemento de calentamiento principal (2a, 22a) que genera calor con potencia que se suministra a partir del suministro de potencia principal (3) , y una pluralidad de elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) que tienen, cada uno, una resistencia diferente de una resistencia del elemento de calentamiento principal (2a, 22a) y que genera calor con potencia que se suministra a partir de uno del suministro de potencia principal (3) y el suministro de potencia auxiliar (4) , el suministro de potencia auxiliar (4) suministra a los elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) una corriente que es diferente de una corriente que se suministra desde el suministro de potencia principal (3) al elemento de calentamiento principal (2a, 22a) , y el dispositivo de calentamiento (21) se proporciona de tal modo que la potencia a partir del suministro de potencia auxiliar (2b, 22b) se suministra a los elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) mediante la conexión de los elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) en paralelo, y la potencia a partir del suministro de 45 potencia principal (3) se suministra a los elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) mediante la conexión de los elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) en serie.

5. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el calentador (2) se proporciona de tal modo que el elemento de calentamiento principal (2a, 22a) actúa para calentar un intervalo previamente 50 determinado de un objeto calentado y los elementos de calentamiento auxiliar (2b, 22b) actúan para calentar un intervalo restante del objeto calentado que no sea el intervalo previamente determinado.

6. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 4 o 5, en el que el suministro de potencia auxiliar (4) incluye una célula de combustible. 55

7. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y 6, en el que un cartucho (61) está montado de forma desmontable sobre el dispositivo de calentamiento (21) y el condensador (17) está alojado en el cartucho desmontable (61) .

8. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el cartucho (61) está fabricado de un material dieléctrico.

9. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 8 en el que el cartucho (61) tiene un terminal externo (62) cuya forma se cambia de acuerdo con especificaciones del suministro de potencia auxiliar (4) . 65

10. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que una cubierta aislante se proporciona en una porción circunferencial del terminal externo (62) del cartucho (61) .

11. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que una cubierta aislante (66) , que 5 tiene un miembro de obturador (67) que se abre cuando se acopla el cartucho (61) al dispositivo de calentamiento (21) o se cierra cuando se desacopla el cartucho (61) del dispositivo de calentamiento (21) , se proporciona en una porción circunferencial del terminal externo (62) del cartucho (61) .

12. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 9, en el que una unidad de cambio de conexión se proporciona en el cartucho (61) , sirviendo la unidad de cambio de conexión para cortar la conducción eléctrica entre el terminal externo (62) y el suministro de potencia auxiliar (4) cuando el cartucho (61) se desacopla del dispositivo de calentamiento (21) , y sirviendo para permitir la conducción del terminal externo (62) y el suministro de potencia auxiliar (4) cuando el cartucho (61) está acoplado al dispositivo de calentamiento (21) .

13. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que se proporciona en el cartucho (61) una unidad de visualización, que es indicativa del número de veces de reutilización del suministro de potencia auxiliar (4) .

14. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, en el que se proporciona en el cartucho (61) una unidad de memoria (71) , que almacena una información con respecto a una especificación del suministro de potencia auxiliar (4) y el número de veces de reutilización.

15. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el dispositivo de calentamiento (21) comprende adicionalmente:

una unidad de lectura de información que lee la información a partir de la unidad de memoria (71) en el cartucho (61) cuando el cartucho (61) está acoplado al dispositivo de calentamiento (21) ; y una unidad de determinación (85) que detecta los contenidos del suministro de potencia auxiliar (4) que está contenido en el cartucho (61) que está acoplado al dispositivo de calentamiento (21) , sobre la base de la información leída por la unidad de lectura de información.

16. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que el dispositivo de calentamiento (21) comprende una unidad de enfriamiento (50) que enfría el suministro de potencia auxiliar (4) .

17. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 16, en el que el dispositivo de calentamiento (21) comprende una unidad de control (32) que controla el funcionamiento de la unidad de enfriamiento (50) de acuerdo con una temperatura del dispositivo de calentamiento (21) o una temperatura del suministro de potencia auxiliar (4) .

18. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 16, en el que el dispositivo de calentamiento (21) comprende una unidad de control (32) que controla el funcionamiento de la unidad de enfriamiento (50) de acuerdo con un estado operativo del dispositivo de calentamiento (21) .

19. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que el elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) está constituido a partir de un calentador de cerámica que tiene un sustrato de cerámica (29) y un material resistivo impreso sobre el sustrato de cerámica (29) .

20. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que el elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) está constituido a partir de una resistencia que tiene un metal de película fina.

21. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 19 o 20, en el que el elemento de calentamiento principal (2a, 22a) está constituido a partir de un material que es el mismo que un material del

elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) , y el elemento de calentamiento principal (2a, 22a) y el elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) se forman sobre un mismo sustrato (29) .

22. El dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con la reivindicación 19 o 20, en el que el elemento de calentamiento principal (2a, 22a) y el elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) se forman sobre unos sustratos (29) diferentes.

23. Un dispositivo de fijación (10) que incluye el dispositivo de calentamiento (21) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, 65 en el que el dispositivo de fijación (10) fija una imagen, que se transfiere a un soporte de registro (16) , al soporte de registro (16) mediante el uso del dispositivo de calentamiento (21) .

24. El dispositivo de fijación (10) de acuerdo con la reivindicación 23, en el que una película cilíndrica (31) que está fabricada de una resina resistente al calor y desliza sobre una superficie del soporte de registro (16) se proporciona en el dispositivo de calentamiento (21) .

25. El dispositivo de fijación (10) de acuerdo con la reivindicación 24, en el que el elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) incluye una pluralidad de elementos de calentamiento de resistencia que tienen, cada uno, una resistencia diferente de una resistencia del elemento de calentamiento principal (2a, 22a) , que están conectados en paralelo y encerrados en un único tubo de vidrio (40) .

26. El dispositivo de fijación (10) de acuerdo con la reivindicación 24, en el que el elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) incluye una resistencia de película fina que se forma sobre una superficie interna de una base del rodillo de fijación (33) y que tiene una resistencia diferente de una resistencia del elemento de calentamiento principal (2a, 22a) .

27. Un aparato de formación de imagen (1) que forma una imagen sobre un soporte de registro (16) mediante el uso de un método electrofotográfico, caracterizado por que el aparato de formación de imagen comprende el dispositivo de fijación (10) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 26.

28. El aparato de formación de imagen (1) de acuerdo con la reivindicación 27, en el que una cantidad de carga del suministro de potencia auxiliar (4) se detecta cuando se enciende el aparato de formación de imagen (21) , y la potencia a partir del suministro de potencia principal (3) y el suministro de potencia auxiliar (4) se suministra al calentador (21) cuando la cantidad detectada de carga alcanza una cantidad de referencia, y solo la potencia a partir 25 del suministro de potencia principal (3) se suministra al calentador (2) cuando la cantidad detectada de carga no alcanza la cantidad de referencia, y, cuando el aparato de formación de imagen (1) se encuentra en un estado en espera, el suministro de la potencia al calentador (21) se corta y el suministro de potencia auxiliar (4) se carga, y cuando el aparato de formación de imagen (1) cambia del estado en espera a un estado de elevación de temperatura, la potencia a partir del a partir del suministro de potencia principal (3) y el suministro de potencia auxiliar (4) se suministra de nuevo al calentador (2) .

29. El aparato de formación de imagen (1) de acuerdo con la reivindicación 28, en el que el aparato de formación de imagen (1) se proporciona para cortar el suministro de la potencia desde el suministro de potencia auxiliar (4) al elemento de calentamiento auxiliar (2b, 22b) cuando una temperatura del calentador (2) alcanza una temperatura previamente determinada.