CN102629097A

CN102629097A - 定影装置和包括该定影装置的图像形成设备

Info

Publication number: CN102629097A
Application number: CN2012100239085A
Authority: CN
Inventors: 前田智弘
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2012-08-08
Also published as: JP5367738B2; JP2012163626A; US8824947B2; US20120201584A1

Abstract

记录片材具有在其上面形成的未定影调色剂图像，并且被输送到定影装置。定影装置的表面改性装置通过例如等离子体照射等对记录片材上的调色剂的表面执行表面改性，从而在调色剂的表面上产生亲水性质的极性基。接下来，由记录片材输送装置将记录片材输送到激光照射部以便用激光器加以照射，其中，调色剂被熔融以被定影至记录片材。使记录片材上的调色剂经受表面改性处理，从而具有与记录片材的增加的亲和性（粘附力），以使得可以在没有按压的情况下保证良好的可定影性。

Description

定影装置和包括该定影装置的图像形成设备

技术领域

本发明涉及一种用于诸如复印机、打印机或传真机的电子照相图像形成设备的定影装置，并且更具体地涉及用于通过诸如激光束照射装置的非接触装置对在记录部件上形成的未定影图像进行定影的定影装置，以及包括该定影装置的图像形成设备。

背景技术

电子照相图像形成设备（例如复印机、打印机、传真机等）配备有用于通过加热和熔融对在记录部件（记录片材等）上形成的调色剂图像进行定影的定影装置。如以下专利文献1中所示，作为该定影装置的示例，包括定影辊和加压辊的辊对系统定影装置是已知的。

定影辊是具有在由诸如铝的金属制成的空芯棒的表面上形成的弹性层的辊部件，并具有其中卤素灯被作为热源布置在带芯棒内部的结构。温度控制装置然后基于从在定影辊的表面上提供的温度传感器输出的信号来执行卤素灯的开/关控制，从而控制定影辊的表面上的温度。

加压辊是具有耐热弹性层（诸如在带芯棒上提供的硅橡胶）作为涂层的辊部件。该加压辊与定影辊的外周面处于压力接触，其具有由于加压辊的上述弹性层的弹性变形而产生的与定影辊在其之间形成的咬合区（nip area）。

采用上述结构，在定影装置中，其上形成有未定影调色剂图像的记录片材被保持在定影辊与加压辊之间的咬合区中，并且这两个辊旋转，从而输送上述记录片材，以及通过定影辊的外周面的热量在记录片材上对记录片材上的调色剂图像进行熔融和定影。

然而，在常规的辊对系统中，在装置的断电状态达到很长的时间段的情况下，紧接着供应功率之后定影辊和加压辊处于室温，因而需要被增加至预定温度并要求其具有预热时段。此外，在其中未执行打印操作（图像形成操作）的待机状态下，必须将辊的表面保持在预定温度，因此必须始终对其加热，即使当不执行打印操作时也是如此。因此，除打印操作之外，消耗了多余的能量。

因此，作为在不消耗多余的能量的情况下仅对调色剂进行有效定影的方法，已经提出了如在以下专利文献2中描述的用于使用激光功率对调色剂进行定影的定影装置。

根据专利文献2，使用多个激光器来直接对调色剂加热。因此，使用多个激光器，从而使得仅采用一个弱激光器并不足够的可定影性得到改善。从而，不需要将定影辊的表面保持在预定温度，并且因此不消耗多余的能量。还描述了可以由于低输出而使用便宜的激光器，因此使得还可以简化整个装置。

专利文献1：日本专利申请特开平11第38802号

专利文献2：日本专利申请特开平7第191560号

类似于专利文献1，在包括广泛使用的辊定影、带定影等的用于通过加热和加压对调色剂进行定影的接触定影方法的情况下，为了调色剂与记录片材之间的粘附，采用辊咬合部（充当上辊的辊的接触部）使通过加热而被熔融的调色剂经受压力，以具有促进的到纸张的扩散（粘附力）以便粘附，从而获得良好的可定影性。

然而，在如专利文献2中所述的激光定影装置的情况下，不存在加压装置，并且因此不可能对记录片材赋予扩散强度。通过诸如调色剂被熔融时的粘度、到记录片材的可润湿性等因素来控制调色剂到记录片材的扩散（粘附力）。因此，即使当调色剂被熔融而具有降低的粘度时，在某些情况下，调色剂在具有到片材的差亲和性的情况下不具有到记录片材的扩散（粘附）。

发明内容

已经鉴于上述问题设计了本发明，并且其目的是提供定影装置以及包括该定影装置的图像形成设备，所述定影装置用于对记录片材上的调色剂的表面改性（reform）以增加被非接触定影部加热并熔融的调色剂到记录片材的亲和性，从而获得良好的定影图像。

本发明提供了一种定影装置，其用于在输送其上形成有调色剂图像的记录部件的同时以非接触方式对未定影调色剂图像进行定影，包括

用于对记录部件上的调色剂的表面改性从而在加热和熔融过程中增加到记录部件的亲和性的表面改性部，以及

用于以非接触方式对其表面被改性的调色剂进行加热和熔融的非接触定影部。

此外，记录部件是纸张，且表面改性部通过在调色剂的表面上产生亲水性质（hydrophilic property）的极性基（polar group）来增加到记录部件的亲和性。

此外，非接触定影部通过光的照射对调色剂图像进行定影，并优选地使用激光束。另外，非接触定影部理想地使用半导体激光器。请注意，在这种情况下，将激光器阵列配置为使得多个半导体激光器元件被沿着与记录部件的输送方向正交的方向设置成阵列。

此外，本发明提供了一种配备有所述定影装置的图像形成设备。

根据本发明，借助于例如等离子体照射等使在记录部件上形成的调色剂的表面经受表面改性，以便增加到记录部件的亲和性，从而在调色剂被加热及熔融时增加到记录部件的粘附性，从而使得可以保证良好的可定影性。特别地，在其中记录部件是记录片材的情况下，在调色剂的表面上产生亲水性质的极性基，从而使得可以增加到记录部件的亲和性。

此外，作为非接触定影方法，通过光照射来执行加热，从而使得不需要加热部的预热，并且可以仅在期望定影的时候立即进行加热和熔融以有效地执行定影。

此外，作为光照射部，由于激光具有较少的光漫射，所以能够通过激光器与聚光透镜的组合使用来使最大量的光会聚，从而使得可以产生最大的光强度（每单位面积的光输出：W/mm²），因此使得可以有效地用光进行照射。

此外，在激光照射的情况下，可以选择性地仅对其中存在调色剂的位置进行加热，并且能够进一步有效地对调色剂加热。

另外，在激光器之中使用半导体激光器，从而使得与使用CO2激光器和YAG激光器相比，可以由于较低的元件成本而降低成本。

此外，将半导体激光器元件沿着片材输送方向和垂直方向沿直线设置，从而使得不需要沿着片材输送方向和垂直方向用激光器进行扫描，因此使得能够在大多数基本结构中使用，并且还使得能够以高速进行定影。

此外，由于使用该定影装置从而使得可以缩短图像形成设备的预热时段且在待机的时候不需要消耗功率，所以可以获得具有低消耗功率的图像形成设备。

附图说明

图1是示出根据本发明的彩色图像形成设备的实施例的示意图；

图2是示出被用于图像形成设备的定影装置的示意图；

图3A是在从与片材输送方向正交的方向看的情况下的装置的垂直纵向剖视图；

图3B是等离子体照射喷嘴153的详图；

图4A是沿着记录片材P的输送方向的激光照射部41的横截面图；以及

图4B是在从记录片材P的输送方向看的情况下的激光照射部41的前视图。

具体实施方式

下面将参考附图针对本发明的优选实施例详细地给出说明。请注意，在本说明书和本文的图中，为具有基本上相同的功能和结构的组件分配相同的附图标记，从而使得重复的说明被省略。

将如下地基于图1针对本发明的实施例给出说明。

图1示出干式电子照相彩色图像形成设备的内部结构。该图像形成设备基于通过网络等从每个终端装置发送的图像数据在预定记录部件上形成例如多色或单色图像。这里，用于执行图像形成的记录部件是纸张。

上述图像形成设备配备有供给托盘20、可见图像形成单元50（50Y、50M、50C和50B）、记录片材输送部30和定影装置40。

上述图像形成设备具有被并排地布置的四个可见图像形成单元50Y、50M、50C和50B，对应于黄色（Y）、品红色（M）、青色（C）和黑色（B）的每种色彩。即，可见图像形成单元50Y通过使用黄色（Y）的调色剂执行图像形成，可见图像形成单元50M通过使用品红色（M）的调色剂执行图像形成，可见图像形成单元50C通过使用青色（C）的调色剂执行图像形成，并且可见图像形成单元50B通过使用黑色（B）的调色剂执行图像形成。作为特定布置，所谓的串联系统被提供为沿着将记录片材P的供给托盘20与定影装置40相连的记录片材的输送路径来设置四组可见图像形成单元50。

每个可见图像形成单元50具有基本上相同的结构。即，每个可见图像形成单元50配备有感光鼓51、充电器52、激光束照射部53（在这里指的是用于在感光鼓中写入潜像的激光束照射部）、显影设备54、转印辊55以及清洁器单元56，并采用以每种色彩的调色剂来执行到待输送的记录片材P的多层转印。

在这里，上述感光鼓51承载所形成的图像。

上述充电器52将感光鼓51的表面均匀地充电至预定电位。

激光束照射部53对与输入到图像形成设备的图像数据相对应的、由充电器52充电的感光鼓51的表面进行曝光，并在感光鼓51的表面上形成静电潜像。

上述显影设备54采用以每种色彩的调色剂使在感光鼓51的表面上形成的静电潜像显现。

转印辊55具有向其施加的、有着与调色剂的极性相反的极性的偏压，并将在感光鼓51的表面上形成的调色剂图像转印至由下述记录片材输送部30输送的记录片材P。

鼓清洁器单元56在显影设备54中的显影处理和在感光鼓51上形成的图像的转印之后去除并收集仍留在感光鼓51的表面上的调色剂。

针对四个色彩将如上所述的调色剂图像到记录片材P的转印重复四次。

记录片材输送部30包括驱动辊31、空转辊32和输送带33，并输送记录片材P，从而使得用可见图像形成单元50形成的调色剂图像被转印至记录片材P。

提供驱动辊31和空转辊32以便使环状输送带33伸展，并且驱动辊31在控制下以预定圆周速度旋转，从而使环状输送带33旋转。

输送带33在其外表面上产生静电，并用静电吸引来输送上述记录片材P。

在当被输送带33以这种方式输送的同时转印调色剂图像之后，以驱动辊31的曲率将上述记录片材P从输送带33剥离以被输送至定影装置40。

定影装置40向记录片材施加适当的热量以便使调色剂熔融以将其定影至记录片材，从而形成稳健的图像。

将使用图2针对上述定影装置40详细地给出说明。图2是在沿片材输送方向从激光定影装置40的侧面看的情况下的视图。

定影装置40包括激光照射部（非接触定影部）41、用于输送记录片材P的记录片材输送装置100、和表面改性装置108。

记录片材输送装置100包括两个张紧辊101和102，以及具有耐热性的环状记录片材输送带103，其中，在带103上输送记录片材P。

两个张紧辊101和102中的每一个具有被连接到未示出的轴承的未示出的轴芯，并且张紧辊101经由未示出的齿轮连接到未示出的驱动部。

记录片材输送带103包括其中诸如碳的导电部件被分散在诸如聚碳酸酯、偏二氟乙烯、聚酰胺-酰亚胺或聚酰亚胺的树脂中的材料，并被配置为使得借助于被连接到记录片材输送带103的内表面的未示出的偏压施加装置来施加电压，由此，记录片材P被静电吸引到记录片材输送带103的表面（外周面）。

记录片材P被静电吸引到记录片材输送带103，从而使得记录片材输送带103紧紧地粘附于记录片材P，并且可以尽可能地防止记录片材P漂浮。

记录片材输送带103的表面如图2中所示地与垂直于光轴110的表面相交。

表面改性装置108被相对于具有激光束源的激光照射部41安装在沿着片材输送方向的上游侧，并对在其上具有未定影图像的片材上的调色剂T的表面进行改性。

作为表面改性处理，可使用能够对调色剂的表面进行改性的处理，包括大气压力等离子体（plasma）处理、低压等离子体处理、电晕放电处理和紫外线处理等。例如，存在大气压力等离子体处理装置作为该表面改性装置。

大气压力等离子体处理装置通过在大气压力下产生辉光放电来执行表面改性，该装置因此与真空等离子体处理的装置相比能够被简化，并且如图2中所示，可以在大气压力下连续地照射到被连续地输送的东西，诸如片材。因此，这里，假设使用等离子体照射装置作为表面改性装置108。

在图3中示出等离子体照射装置（表面改性装置）108的特定结构。图3A是在从与片材输送方向正交的方向看的情况下的装置的垂直纵向剖视图。图3B是等离子体照射喷嘴153的详图。

在借助于等离子体照射的表面改性中，向两个电极151和152施加高压（例如2至10 kV），后面是在10μA至50 mA的范围内到两个电极（1cm至20cm作为距离）的施加，然后空气在所述电极之间流动，从而使得空气中的氧等产生原子团（radical），且活性氧侵蚀（与树脂中的具有C-H键的部分反应）调色剂的表面（例如，调色剂的主要组分是诸如聚酯和苯乙烯丙烯（styrene acryl）的树脂），从而在调色剂T的表面上产生诸如OH基和羰基的亲水基。

另一方面，在记录片材P的表面上，存在许多OH基（OH基属于充当纸张的主要组分的纤维素），并且因此可以增加到记录片材P的粘附性。

表面处理装置借助于风扇154（图3A）将外面的空气带入装置中以向调色剂的表面传送等离子体。

请注意，大气压力下的等离子体发生器包括例如等离子体照射表面改性装置PS-601SW（由Wedge有限公司制造）和在日本专利申请特许公开No. 2009-87697中公开的大气压力等离子体照射装置等等，并且可以具有其中该等离子体照射装置使得可以向调色剂的表面上引入亲水基的任何结构。

例如，在PS-601SW的目录中描述的是通过根据JIS K6768的测试方法（塑料可润湿性的测试方法）来改善可润湿性（较高的数值促使亲水性质增加，因此具有良好的可润湿性，从而容易地具有到片材的扩散（粘附））。作为特定示例，对于表面处理之前和之后的可润湿性而言，将聚乙烯（PE）从31 mN/m改善至70 mN/m，并且以相同的方式，将丙烯从38 mN/m改善至70 mN/m，等等，以及改善许多其它树脂的可润湿性，并且此外，还可以通过如同这些PE和丙烯一样施加表面处理来改善聚酯树脂和丙烯酸树脂（其为调色剂的主要组分）的可润湿性。

图4是示出激光照射部41的结构的视图。图4A是沿着记录片材P的输送方向的激光照射部41的横截面图，以及图4B是在从记录片材P的输送方向看的情况下的激光照射部41的前视图。

激光照射部41是用于发射激光束的装置。在本实施例中，在激光照射部41中，跨越记录片材输送带103的宽度方向提供多个半导体激光器元件213以进行定影。

充当半导体激光器元件阵列的多个半导体激光器元件213被沿着与记录片材输送方向正交的方向沿直线排列，其分别具有距记录片材输送带103的表面相等的间隔。也就是说，与记录片材输送带103的表面平行地设置半导体激光器元件阵列。

从半导体激光器元件213发射的激光束具有与发射方向（其为激光束移动到的方向）垂直的、有着近似真实圆形状的横截面。

每个半导体激光器元件213被提供为使得待发射的激光束的每个发射方向全部相同，从而是与沿其排列半导体激光器元件213的方向垂直的方向。

作为半导体激光器元件213，具有为400 nm至1000 nm的待发射激光束的波长的那个是可任意地选择的。

在由硅形成的每个硅基板212上提供每个半导体激光器元件213。

在硅基板212上，单块地（monolithically）形成未示出的控制电路和光接收元件214。

光接收元件214是用于监视器的光电二极管。

控制电路基于从光接收元件214输入的信号来控制被施加于半导体激光器元件213的电压，从而使得激光束的输出被改变并保持恒定。

控制电路和半导体激光器元件213被经由未示出的电极和接合线电连接到彼此。

另外，在硅基板212上，提供诸如热敏电阻的温度传感器215以便测量每个半导体激光器元件213的温度。

控制电路基于由温度传感器215检测的温度数据来控制被施加于半导体激光器元件213的电压。

所述硅基板212被提供在陶瓷基板211上，该陶瓷基板211在与其上提供有半导体激光器元件213的表面相反的表面上。陶瓷基板211上的未示出的电极和硅基板212上的未示出的电极通过线接合等被电连接到彼此。

此外，在陶瓷基板211中，在与其上提供了硅基板212的表面相反的表面上提供热沉（heat sink）218。

在沿着半导体激光器元件213的照射方向的下游侧提供透镜阵列216。

透镜阵列216包括与半导体激光器元件213的总数相同数目的凸透镜217a和用于保持凸透镜217a的透镜保持器217b。

透镜阵列216被构造为使得从每个半导体激光器元件213发射的激光束分别进入每个凸透镜217a。

如上所述，本实施例中的激光照射部41是半导体激光器元件阵列，其中，多个半导体激光器元件213被沿着垂直于记录片材输送方向（用于定影的记录片材输送带103的宽度方向）的方向沿直线排列，其分别具有距记录片材输送带103的表面相等的间隔以进行定影。即，与记录片材输送带103的表面平行地设置半导体激光器元件阵列以进行定影。

例如，在由一个激光束源用光照射记录片材P的整个表面的情况下，需要沿着记录片材P的宽度方向用激光束进行扫描。因此，定影过程要花费时间，因而在以高速进行定影的方面具有限制。此外，激光束的扫描导致装置是复杂的且具有成本增加。

然而，激光照射部41被构造为是半导体激光器元件阵列，从而使得不需要沿着记录片材P的宽度方向用激光束进行扫描，因此使得可以用简单的装置结构以高速进行定影。

此外，作为采用一个激光束源的高输出的替代，其中提供有多个半导体激光器元件213的结构中的高输出使得激光照射部41中的热辐射部的面积更大。可以改善到热沉218（其为热辐射部）的热传递效率。

记录片材P具有用可见图像形成单元50在其上面形成的未定影调色剂图像，并被输送至定影装置40。

定影装置40的表面改性装置108例如通过等离子体照射等对记录片材P上的调色剂T的表面执行表面改性，从而在调色剂的表面上产生亲水性质的极性基。

接下来，由记录片材输送装置100将记录片材P输送到激光照射部41以便用激光器进行照射，其中，调色剂T被熔融以被定影到记录片材。

使记录片材P上的调色剂T经受表面改性处理，因此具有与记录片材P的增加的亲和性（粘附力），从而使得可以在没有按压的情况下保证良好的可定影性。

请注意，在实施例中执行借助于激光器的非接触定影，然而，可以借助于用闪光灯（flash lamp）、LED等的光照射、烘箱加热等来执行非接触定影。

然而，由于激光具有较少的光漫射，所以能够通过激光器与聚光透镜的组合使用来使最大量的光会聚，从而使得可以产生最大的光强度（每单位面积的光输出：W/mm²），因此使得可以有效地用光进行照射。

另外，在激光器之中使用半导体激光器，从而使得与使用CO2激光器（二氧化碳激光器）和YAG激光器（使用钇/铝/石榴石的固态激光器）相比，可以由于较低的元件成本而降低成本。

例如，在由一个激光束源用光照射片材的整个表面的情况下，需要沿着片材输送方向和除了片材的输送方向之外的垂直方向用激光进行扫描。因此，定影过程要花费时间，因而在以高速进行定影的方面具有限制。此外，激光的扫描导致装置是复杂的且具有成本增加。另一方面，沿着片材输送方向和垂直方向沿直线设置激光器，从而使得不需要沿着片材输送方向和垂直方向用激光进行扫描，因此使得能够在大多数基本结构中使用，并且还使得能够以高速进行定影。

在上文中已参考图详细地描述了本发明的实施例，然而，特定结构不限于此类实施例，并且在所附权利要求的范围内可以进行不脱离本发明的精神的设计等。

Claims

1.一种定影装置，其用于在输送其上形成有调色剂图像的记录部件的同时以非接触方式对未定影调色剂图像进行定影，包括：

表面改性部，其用于对所述记录部件上的所述调色剂的表面改性，从而在加热和熔融过程中增加到所述记录部件的亲和性，以及

非接触定影部，其用于以非接触方式对其表面被改性的所述调色剂进行加热和熔融。

2.根据权利要求1所述的定影装置，其中：

所述记录部件是纸张，且

所述表面改性部通过在所述调色剂的表面上产生亲水性质的极性基来增加到所述记录部件的所述亲和性。

3.根据权利要求1所述的定影装置，其中：

所述非接触定影部通过光的照射对调色剂图像进行定影。

4.根据权利要求3的定影装置，其中，所述非接触定影部使用激光束。

5.根据权利要求4所述的定影装置，其中：

所述非接触定影部使用半导体激光器。

6.根据权利要求5所述的定影装置，其中：

所述非接触定影部包括激光器阵列，其中，沿着与所述记录部件的输送方向正交的方向将多个半导体激光器元件设置成阵列。

7.一种包括根据权利要求1所述的定影装置的图像形成设备。