CN1873560A - 图像加热设备和用于图像加热设备的带 - Google Patents
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Abstract
一种用于加热形成在记录材料上的图像的图像加热设备,所述记录材料在其图像形成侧处具有树脂材料层,所述设备包括:用于紧密接触并加热记录材料上的图像以提供高光泽度图像的带;冷却器,可随着所述带移动,用于冷却由所述带加热之后的记录材料;其中所述带具有不小于6×10-5/℃并且不大于10×10-5/℃的热膨胀系数。
Description
技术领域
本发明涉及用于加热记录介质上的图像的图像加热设备,以及用于图像加热设备的带。诸如复印机、打印机、传真机等图像形成设备使用所述图像加热设备以及用于图像加热设备的带。
背景技术
在图像形成设备的领域中,使用电子照相图像形成方法的图像形成设备(诸如复印机、打印机、传真机等)已经广为人知。另外,除黑白图像外还能够形成全色图像的各种图像形成设备也已商业化。由于图像形成设备的使用已扩展到各个领域,因此电子照相图像形成设备要求的图像质量也变得更高。这里,影响图像质量的图像的一个本质特征是图像在光泽度方面的均匀性。也就是说,全色图像在光泽度方面越均匀,它就显示出越高的质量。因此,一直期待提高电子照相图像形成设备在其形成图像的光泽度方面的均匀性水平。图像的光滑度可被列为确定图像的光泽度水平的一个图像特征。
响应于上述需要,日本未审定公开专利申请64-35452和05-216322已提出了以下图像形成设备。也就是说,该图像形成设备使用具有由热塑性树脂制成的透明树脂层作为调色剂接收层的记录介质。另外,所述图像形成设备被构成得通过将由热塑性树脂构成的彩色调色剂转印到具有由热塑性树脂制成的调色剂接收透明层的记录介质上,之后加热并熔化所述彩色调色剂而形成彩色图像。
作为用于上述图像形成方法的优选定影设备,在日本未审定公开专利申请04-216580和04-362679中已提出了使用定影带并且在将记录介质与定影带分离之前冷却记录介质的一种定影设备(在下文中,将称这种定影设备为基于带的定影设备)。更具体地说,依照这些专利申请,承有未定影调色剂图像的记录介质与所述未定影调色剂图像一起被耐热膜构成的定影带压制和加热。之后,在记录介质保持与定影带充分接触的情况下,通过冷却所述记录介质使得记录介质上的调色剂图像固化。之后,调色剂图像已被定影在其上的记录介质从定影带上被剥离开。这样,调色剂图像按照定影于记录介质上的样子被嵌在透明树脂层中。因此,当调色剂被定影于记录介质上时,调色剂图像的顶表面变得与透明树脂层的顶表面相齐。换句话说,记录介质的调色剂图像承载表面整个变为光滑的;可获得在光泽度上出色的彩色图像。
在日本未审定公开专利申请2003-084477中也建议了具有树脂层并与诸如以上所述的那种图像形成设备一起使用的记录介质。
然而,可明白的是,当具有调色剂图像接收透明树脂层的上述记录介质上的未定影调色剂由现有技术所涉及的基于带的定影设备(所述基于带的定影设备在将记录介质与其定影带分离之前冷却记录介质)定影时,调色剂图像被细微地扰乱,因此在外观上变得比定影之前粗糙。
本发明的发明人对现有技术所涉及的图像加热设备的测试的详细研究可推论出以下机构是形成上述现象的原因。
也就是说,在将记录介质与其定影带分离之前冷却记录介质的基于带的定影设备被如此构成,即,在记录介质保持与定影带充分接触的同时,使得具有透明树脂层的记录介质上的调色剂图像与记录介质的透明树脂层一起被加热,另外,使得记录介质在被冷却之后与定影带相分离。这样,上述有问题的现象就可归因于加热和冷却这些顺序处理。
更具体地说,由于发生在加热处理和冷却处理之间的温度变化,使得定影带随着记录介质(具体为其透明树脂层)一起先是膨胀之后收缩。而且,在现有技术所涉及的定影设备的情况中,其定影带与所使用的记录介质(具体为其透明树脂层)在热膨胀系数方面相当不同。因此,记录介质上的调色剂图像和记录介质的透明树脂层由定影带拉动。因此,调色剂图像被扰乱。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种不会导致出现图像缺陷的图像加热设备,以及用于加热图像的带。
结合附图,根据本发明优选实施例的以下描述,本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得更加明白。
附图说明
图1是其中可安装本发明所涉及的定影设备的优选图像形成设备的示例的示意图,示出了图像形成设备的基本结构。
图2是图像形成设备的第一到第四图像形成部分和转印带机构部分的放大图。
图3是图像形成设备的定影设备部分的放大示意图。
图4A是图像定影之前的记录介质的示意图,示出了承载在记录介质的调色剂图像接收层上的未定影调色剂图像。
图4B是图像定影之后的记录介质的示意图,示出了充分嵌在记录介质的调色剂图像接收层中的调色剂图像。
图5是本发明第一实施例中定影带的示意性截面图。
图6是本发明第二实施例中定影带的示意性截面图。
图7是本发明第三实施例中定影带的示意性截面图。
具体实施方式
[实施例1]
(1)图像形成设备的示例
图1是其中可安装本发明所涉及的定影设备的优选图像形成设备的示例的示意图,示出了图像形成设备的基本结构。
该实施例中的图像形成设备是使用电子照相图像形成处理的全色激光束打印机。所述图像形成设备是基于四个基色分量的。附图标记A表示的是打印机的主组件,附图标记B表示的是图像阅读机构,图像阅读机构B被设置在主组件A的顶面上。附图标记C表示的是大容量的供纸设备,供纸设备C被设置得紧挨着打印机主组件A的右手侧(在图1中),与主组件A相连接。
附图标记Pa、Pb、Pc和Pd表示的是第一到第四图像形成部分,它们被放置在打印机主组件A中,它们以平行的方式被水平地堆叠(直线式结构;串列结构),在图中按从右至左的顺序列示。附图标记D表示的是设置在第一到第四图像形成部分Pa、Pb、Pc和Pd正上方的激光扫描器。激光扫描器D具有多个光学扫描装置。附图标记E表示的是设置在第一到第四图像形成部分Pa、Pb、Pc和Pd正下方的转印带机构。附图标记F表示的是沿记录介质输送方向设置在转印带机构E下游侧上的定影设备。附图标记G1和G2表示的是以可移除的方式安装在打印机主组件A中的第一和第二供纸器盒。第一和第二供纸器盒G1和G2被竖直堆叠在转印带机构E的下面。附图标记H表示的是连接于打印机主组件A的右上侧(在图1中)的外部人工供纸器托盘。当不需要该人工供纸器托盘H时,可通过将其折叠平靠在打印机主组件A上而将其储藏起来,如图中的实线所勾勒出来的。当需要该人工供纸器托盘H时,将其打开,如图中的双点划线所勾勒出来的。
图像阅读机构B阅读原件。也就是说,它通过使用诸如CCD等光电变换器(固态照相元件)将全色原件的光学图像分成为多个色彩不同的单色光学图像(根据预定色彩分量)而获得用于形成原件(该示例中为全色图像)的复印件所需的信息。
在用上述通过分离原件的光学图像获得的图像形成信息调制激光射束的同时,激光扫描器D将激光射束投射到第一到第四图像形成部分上。
图2是图像形成设备的第一到第四图像形成部分Pa、Pb、Pc和Pd和转印带机构E的放大图。第一到第四图像形成部分Pa、Pb、Pc和Pd在结构上是相同的。也就是说,每个图像形成部分都具有电子照相感光鼓1(在下文中将称之为感光鼓),以及诸如全曝光灯2(电荷移除灯)、初级充电装置3、显影装置4、转印充电装置5、清洁器6等用于处理感光鼓1的处理装置。第一到第四图像形成部分Pa、Pb、Pc和Pd中的四个显影装置4分别由它们自己的调色剂供应设备供以预定量的黄色、品红、青色和黑色调色剂。
转印带机构E具有环状转印带7、驱动器辊7a、以及一对回转辊7b和7c。转印带7被拉紧在这些辊7a、7b和7c周围,由这些辊悬吊。当马达M通过诸如定时带等动力传输设备使得驱动器辊7a转动时,转印带7在预定速度下沿箭头所指示的逆时针方向循环地移动。使用由一片电介质物质(诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚偏二氟乙烯、聚亚安酯等)构成(通过将所述材料片的相对边缘以重叠的方式粘在一起而构成)的带作为转印带7,或者使用由前述物质构成的无缝带作为转印带7。
由上述图像形成设备执行的操作如下所述。也就是说,以预定的图像形成时限顺序地驱动第一到第四图像形成部分Pa、Pb、Pc和Pd。当每个图像形成部分被驱动时,其感光鼓1沿箭头所指示的顺时针方向转动。同时,转印带机构E的转印带7循环地移动,并且激光扫描器被驱动。与这些部件的驱动同步,初级充电装置3均匀地为感光鼓1的圆周表面充电为预定极性和电位水平。激光扫描器D在用视频信号调制它所投射的激光射束的同时通过所述激光射束扫描(曝光)每个已充电的感光鼓1的圆周表面。因此,反映视频信号的静电潜像被形成在每个感光鼓1的圆周表面上。更具体地说,从激光扫描器D的光源中发射出的激光射束由转动着的多角镜8反射。因此,激光射束以振动的方式被反射。该振动的激光射束由反射镜使之偏转,并通过f-θ透镜被聚焦在感光鼓1的圆周表面上,选择性地使得感光鼓1的圆周表面的多个点曝光。因此,反映视频信号的静电潜像作用在感光鼓1的圆周表面上。通过显影装置4将该静电潜像显影为调色剂图像,即,由调色剂形成的可视图像。
通过上述电子照相图像形成处理,用于形成全色图像的单黄色调色剂图像被形成在第一图像形成部分Pa的感光鼓1的圆周表面上。在第二图像形成部分Pb的感光鼓1的圆周表面上,形成有用于形成全色图像的单品红调色剂图像。在第三图像形成部分Pc的感光鼓1的圆周表面上,形成有用于形成全色图像的单青色调色剂图像。此外,在第四图像形成部分Pd的感光鼓1的圆周表面上,形成有用于形成全色图像的黑色调色剂图像。
同时,从大容量的供纸设备C、第一供纸器盒G1、第二供纸器盒G2和人工供纸器托盘中选定的供纸装置的供纸部分的供纸辊被驱动,从而成层地储存在选定供纸装置的供纸部分中的记录介质P中的一张与其余记录介质P相分离,并且被供给到打印机主组件A中。之后,该记录介质P通过多个输送辊和一对对准辊9被输送到转印带机构E的转印带7,之后被承载在转印带7上。在被承载在转印带7上之后,该记录介质P被顺序地输送通过第一到第四图像形成部分Pa、Pb、Pc和Pd的转印部分。
更具体地说,转印带7由转印带机构E的驱动器辊7a循环地驱动。当已确认记录介质P处于预定位置时,记录介质P被释放并由这对对准辊9朝向转印带7输送,之后由转印带7输送到第一图像形成部分Pa的转印部分。同时,图像写入开始信号被输出以便于开始在响应于图像写入开始信号的输出设定的某个时限下在第一图像形成部分Pa的感光鼓1上形成图像。在位于感光鼓1底面上的转印部分中,通过转印充电装置4施加的电场或电荷使得黄色调色剂图像即,第一颜色的调色剂图像被转印到记录介质P上。在该转印处理期间,记录介质P通过静电力被牢固地保持于转印带7,之后,被顺序地输送通过第二到第四图像形成部分Pb、Pc和Pd的转印部分。在记录介质P被顺序地输送通过第二到第四图像形成部分Pb、Pc和Pd的转印部分时,分别形成在第二到第四图像形成部分Pb、Pc和Pd的感光鼓1上的品红、青色和黑色调色剂图像以覆盖在记录介质P上的黄色调色剂图像上的方式被顺序地呈层状转印到记录介质P上。因此,颜色不同的四种单色调色剂图像的单个的全色图像被合成在记录介质P上。
在记录介质P上合成颜色不同的四种单色调色剂图像的单个的全色图像之后,记录介质P再由转印带7输送到位于转印带7下游端处的分离充电装置10。当使得记录介质P沿分离充电装置10移动时,电荷从记录介质P上被去除,从而减少将记录介质P保持附于转印带7的静电力的量。因此,记录介质P在转印带7的跨距的下游端与转印带7相分离。
另外,在低湿度环境中,记录介质P是干燥的,增加了电阻。将记录介质P保持附于转印带7的静电力在低湿度环境中更大。因此,当环境湿度较低时分离充电装置10的任务更重要。通常,分离充电装置10在未定影调色剂图像的定影之前从记录介质P上去除电荷。因此,将非触式充电装置用作分离充电装置10。
在与转印带7相分离之后,记录介质P被输送到定影设备F。在定影设备F中,记录介质P和其上的调色剂图像经历加热和加压。因此,颜色不同的调色剂图像在被混合的同时被定影于记录介质P,产生永久的全色复印件。
在被输送出定影设备F之后,记录介质P被进一步输送到选择器11。当所述图像形成设备的选定图像形成模式为单面图像形成模式时,记录介质P在选择器11的顶面上被输送,即,保持在选择器11的第一姿势下,之后,一对纸张排出辊12通过纸张排出开口13将其排出到外部传送托盘I上。
当所述图像形成设备的选定图像形成模式为双面图像形成模式时,承载有定影于一个表面的全色图像的记录介质P在被输送出定影设备之后也被输送到选择器11。然而,在这种模式下,选择器11保持在第二姿势下。因此,记录介质P由选择器11导向换向重新供给机构J,之后,被输送通过机构J。在记录介质P被输送通过机构J的同时,换向重新供给机构J的换向部分(转向机构)将其倒转放置。之后,记录介质P被输送到用于双面图像形成模式的纸张输送路径15中,记录介质P通过纸张输送路径15移动到中间托盘16中,记录介质P暂时储存在中间托盘16中。在暂时保存在中间托盘16中之后,在预定控制时限下被驱动的供给辊使得记录介质P从中间托盘16中移出,并且记录介质P朝向这对对准辊9输出,所述对准辊9在预定时限下朝向转印带7再次释放记录介质P。在该图像形成模式中,记录介质P以其第二表面或未承载调色剂图像的表面面向上的方式被承载在转印带7上。之后,记录介质P以与其在记录介质P的第一表面上形成调色剂图像相同的方式被顺序地输送通过第一到第四图像形成部分Pa、Pb、Pc和Pd。因此,这四个基色一一对应的四个单色调色剂图像的全色图像被合成在记录介质P的第二表面上。
在将四个单色调色剂图像接收在第二表面上之后,记录介质P与转印带7相分离,并且记录介质P被输送到定影设备F,调色剂图像通过定影设备F被定影于记录介质P的第二表面。之后,记录介质P被输送到选择器11的顶面,其姿势已被切换为第一姿势。之后,这对纸张排出辊12通过纸张排出开口13将所述记录介质P作为双面复印件排出到输送托盘I上。
除全色图像以外,该图像形成设备还能够输出黑白复印件和单色复印件。如果选择黑白或单色图像形成模式的话,在第一到第四图像形成部分Pa、Pb、Pc和Pd中,只有其颜色与所选颜色相对应的图像形成部分被启动以用于图像形成,并且在其颜色与用于黑白或单色图像形成模式所选的颜色相对应的图像形成部分的转印部分中执行在记录介质由转印带机构E输送时用于将调色剂图像转印到记录介质P上的程序。另外,其余图像形成部分中的感光鼓也转动。然而,在这些图像形成部分中不执行图像形成操作。
(2)定影设备F
图3是定影设备F的示意性放大图。该实施例中的定影设备F是使用定影带的定影装置。该定影装置F由定影带57、用作加热辊的第一定影辊51(在下文中将称之为定影辊)、用作分离辊的转动辊53(在下文中将称之为分离辊)、用作张紧辊的转动辊54(在下文中将称之为张紧辊)、组成。分离辊53被设置得使得在定影辊51和分离辊53之间保持预定量的距离。张紧辊54被设置在分离辊53上方。作为环形带的定影带57被拉紧在这三个辊51、53和54周围,从而由这三个辊悬吊。定影设备F还装有用作压力施加辊的第二定影辊52(在下文中将称之为压力辊),所述压力辊52保持压靠在定影辊51上,其中定影带57被夹在定影辊51和52之间。另外,定影设备F还装有辅助辊55。在与定影带57的记录介质承载部分平行的方向上,辅助辊55被设置在定影辊51和分离辊53之间,并且靠近于分离辊53。在定影带57所形成的环方面,辅助辊55被设置得与定影带57的外表面相接触。而且,定影设备F装有用作冷却装置的冷却扇56,所述冷却扇56使用受压空气作为冷却介质。冷却扇56被设置在定影辊51和分离辊53之间以便于冷却位于定影辊51和分离辊53之间的定影带57的部分。上述定影辊51、压力辊52、分离辊53、张紧辊54和辅助辊55实际上被平行地设置。
定影辊51具有三个同心圆柱层;它由芯、弹性层、释放层组成。所述芯是一个直径为44mm、厚度为5mm的中空铝管。弹性层的JIS-A硬度标度为50度,厚度为300μm。它是由硅橡胶制成的。释放层的厚度为50μm并由PFA制成。在芯的中空部分中,设置有用作热源(辊加热的加热器)的卤素灯58。另外,热源无需局限于卤素加热器。例如,也可使用以电磁感应为基础的加热装置,以使得定影辊51通过由励磁线圈产生的磁通量而在其中产生的电流导致在其壁中产生的热量被加热。
除其弹性层的厚度为3mm以使得定影压区被形成在定影辊51和压力辊52之间以外,压力辊52具有与定影辊51相同的结构。附图标记59表示的是设置在压力辊52的芯的中空部分中的用作热源(辊加热的加热器)的卤素加热器。
在施加预定量压力的情况下,定影辊51和压力辊52保持压靠在彼此上,定影带57紧压在两个辊51和52之间,从而形成用作热量和压力施加部分的定影压区N,所述定影压区N在记录介质输送方向上具有预定宽度。施加于压力辊52的压力总量为490N(50kgf)。如此形成的定影压区N的宽度为5mm。
必须根据定影带57的特性选择定影辊51的表面硬度。如果定影带57的表面硬度不足的话,定影带57变形,就不能完全地将调色剂嵌入到记录介质P的调色剂接收层中。因此,记录介质上的调色剂图像的顶表面就不能与调色剂图像接收层的围绕调色剂图像的部分相齐。然而,当定影带57的硬度不足时,定影辊51可呈现出足够的硬度以便于令人满意地嵌入调色剂图像。作为用于使得定影辊51更硬的方法,可减小其弹性层的厚度,或消除弹性层,仅留下由PFA制成的表面层。另外,可将弹性层和释放层两者都消除;一个普通的铝圆柱体可用作定影辊51。
本实施例中的定影带57是单层带57,并且是由硅氧烷改良聚酰亚胺制成的。图5是该带的截面图。带表面(被布置得与形成在记录介质上的图像完全接触)被磨光得像镜面一样,以便于产生高光泽图像;与调色剂图像相接触的转印带57的表面被磨光。另外,可用手提式光泽计PG-1M(Nippon Denshoku Kogyo Co.,Ltd.的产品)测量带表面的镜面光泽度(平滑度)。在本实施例中,镜面光泽度为60°。根据JIS Z8741进行定影带57的光泽度的测量。在本实施例中,定影带57的光泽度最好为不小于80且不大于110。只要定影带57的光泽度在该范围内,就可产生出色的高光泽图像。
未示出的驱动机构使得定影辊51在预定速率下沿箭头所示的顺时针方向转动。当定影辊51转动时,定影辊51使得定影带57沿箭头所示的顺时针方向循环地运动。定影带57的循环运动使得分离辊53、张紧辊54、压力辊52和辅助辊55转动。张紧辊54赋予定影带57预定量的张力。
当电力被供应到分别位于定影辊51和压力辊52的中空部分中的卤素灯58和59时,卤素灯58和59产生热量。因此,定影辊51和压力辊52从内部被加热,从而增加了表面温度。由未示出的热敏电阻器检测定影辊51和压力辊52的表面温度,并且所检测的表面温度被反馈给未示出的控制线路,所述控制线路控制供应给卤素灯58和59的电力量以使得从热敏电阻器中输入的所检测的温度保持在预定水平。换句话说,控制线路通过将定影辊51和压力辊52的表面温度保持在预定水平而将定影压区N的温度保持在预定水平。
在其表面上承载未定影调色剂图像的记录介质P从转印带机构E被输送到定影装置F、被引入到定影带57和压力辊52之间的定影压区N、以及在保持由定影带57和压力辊52夹紧的同时被输送通过定影压区N。在记录介质P被输送通过定影压区N的同时,承载未定影调色剂图像的记录介质P的表面面对定影带57的表面。记录介质P的用作表面层的热塑性树脂层与其上的调色剂图像一起被加热和加压以便于软化并熔化它们。在该处理期间,为了适当地软化调色剂图像和记录介质P的用作表面层的热塑性树脂层,定影带57的温度被保持在预定水平,例如,190℃,所述温度充分高于调色剂的玻璃态转化温度(在本实施例中大约为50°)。因此,记录介质P上颜色不同的未定影的单色调色剂图像被熔化、从而被混合、最终,它们被定影于记录介质P。同时,记录介质P完全被粘附于定影带57的表面。
之后,当定影带57进一步循环移动时,记录介质P在保持完全被粘附于定影带57的同时被输送通过冷却区R(冷却部分),所述冷却区R在平行于记录介质输送方向的方向上位于定影压区N与分离辊53之间。在记录介质P被输送通过该冷却区R的同时,它被冷却扇56在通风道56a中产生的气流有效地冷却,所述冷却扇56由通风道56a围绕。冷却扇56产生的气流垂直于记录介质P的表面。在使用上述结构布置的情况下,在记录介质P被输送通过冷却区R的同时,记录介质P保持完全被粘附于定影带57并且其上的调色剂图像被冷却以使得它们的温度降低到调色剂的玻璃态转化温度以下。
如上所述的,保持完全被粘附于定影带57的记录介质P在冷却区R中被充分地冷却,之后,被输送到分离辊53的位置,通过分离辊53使得定影带57弯曲。当使得定影带57弯曲时,记录介质P通过其自身的刚性将其本身从定影带57上剥离下来;记录介质P通过定影带57的弯曲与记录介质P的刚性之间的相互作用与定影带57相分离。
辅助辊55阻止记录介质P在冷却区R中与定影带57相分离,从而防止调色剂图像由于记录介质P与定影带57的分离而被扰乱,并且还防止记录介质P不能被进一步输送。
冷却装置56无需局限于冷却扇。勿庸置疑,冷却装置56也可为接触类型的,例如,珀耳帖效应元件、热导管、或用水作为冷却媒介而循环的冷却设备。
如上所述的,为了获得高光泽的图像,在本实施例中,图像加热系统(专用于形成高光泽图像的图像加热设备和记录介质的组合,稍后将详细描述)使用由普通纸构成的衬底层和形成在衬底层上的热塑性树脂的图像形成层(图像接收层;光泽层)组成的记录介质。该图像形成层的表面是调色剂图像被转印到其上的图像转印表面。
当诸如以上所述的那种记录介质在保持夹紧在定影辊51和定影带57之间的同时被输送通过定影压区N时,记录介质的图像形成层与其上的调色剂图像一起被来自于定影带57的热量软化,并与其上的调色剂图像一起经历定影压区N的内压力。因此,调色剂图像被压在热的树脂层中。同时,记录介质P在保持完全与定影带57的表面相接触的同时被压在定影带57的表面上。之后,当定影带57进一步循环移动时,记录介质P在由受压空气冷却装置有效地冷却并保持完全粘附于定影带57的同时被输送通过冷却区R。之后,在分离辊53使得定影带57弯曲的区域中,它通过定影带57的弯曲与定影带57相分离。
图4A是未定影的调色剂图像t定影在记录介质P的树脂层b上之前的记录介质P的示意图。图4B是完全嵌在树脂层中的调色剂图像t被定影之后的记录介质P的示意图。当调色剂图像t已被嵌入在其中并且保持压在定影带57的表面上的记录介质P的已软化的树脂层b被冷却下来时,嵌入的调色剂图像t的表面和围绕嵌入的调色剂图像t的树脂层b的表面的部分与其表面像镜面一样光滑的定影带57的表面相一致,从而变得像镜面一样光滑。由于未定影的调色剂图像t在保持完全嵌入记录介质P的树脂层b中的同时被定影,因此所产生的复印件的整个表面都是光滑的。换句话说,可获得出色的高光泽的图像。
记录介质P由衬底层a和树脂层b组成。衬底层a在其至少一个表面上被涂覆以例如粘合剂和颜料作为主要成分的混合物。用作调色剂图像接收层的树脂层b主要由热塑性树脂构成,并且被层压在已涂覆有粘合剂和颜料的混合物的衬底层a的表面上。
上述树脂层b(调色剂图像接收层)的主要成分是热塑性树脂和热固性树脂。树脂层b可由热塑性树脂和热固性树脂的混合物组成,或者可由包括其主要成分为热塑料的热塑性层、其主要成分为热固性树脂的热固性层的多个子层组成。然而,当调色剂图像接收层b由多个子层组成时,最外层必须为其主要成分为热固性树脂的层。另外,调色剂图像接收层b可由热塑性树脂和热固性树脂的混合物构成的子层、热塑性树脂构成的子层、以及热固性树脂构成的子层的组合组成。在这种情况下,最外面的子层必须为热塑性树脂和热固性树脂的混合物构成的子层,或热固性树脂构成的子层。
可使用聚脂树脂、苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯异丁烯酸酯等作为热塑性层的材料。然而,出于以下原因,用作调色剂的主要成分的聚脂树脂是最优选的。也就是说,为了确保当记录介质P和其上的调色剂图像在定影设备中经历加热和加压时,记录介质P的调色剂图像承载表面和其上的调色剂图像与定影带的表面完全相符以使得它们变得像定影带的表面一样光滑,本实施例中的定影设备被如此构成,即,使得不仅记录介质上的调色剂图像,而且还有记录介质P的树脂层b都由于热量和压力的施加而软化。
本实施例中所使用的记录介质P,即,其表面层为树脂层b的记录介质P由衬底层a(它为一片基重为170g/m2的涂布纸)和衬底层a一个表面上的主要由聚酯(热塑性树脂)构成的树脂层b组成。树脂层b为透明的,并且厚度为20μm。透明树脂层b的厚度被如此设定,即,使得平均颗粒直径为5-10μm的调色剂可完全嵌入透明树脂层b中。
当从由聚酯树脂(即,与用作上述透明树脂层b的材料相同的物质)制成的膜中裁剪出试样,并且测量所述试样的热膨胀系数时,其系数为7×10-5/℃。另外,热膨胀系数也可被称作热收缩系数。
当现有技术所涉及的基于带的定影设备使用的聚酰亚胺带用作定影带57时,调色剂图像被定影带57扰乱,导致有缺陷图像(即,其表面粗糙的图像)的形成。
为了更详细地描述,记录介质P上的调色剂图像在位置上已被偏离,就好像它从中心开始朝向边缘伸展一样。进一步的检验揭示了以下情况:记录介质P和定影带57在定影压区N中彼此接触,并且一起被用作加热部分的定影压区N加热,其温度保持在大约190℃。因此,在定影辊51和压力辊52之间的定影压区N中记录介质P(其上的调色剂图像)的温度增加到大约190℃。之后,记录介质P被输送到用作冷却部分的冷却区R中,并且在被输送通过冷却区R的同时被冷却。到其被输送到分离辊53附近时,其温度下降到大约40℃,并与定影带57相分离。在上述温度变化发生于记录介质P和定影带57时,它们由于热量的施加而膨胀,并且由于冷却装置的冷却而收缩。
调色剂和树脂层b的玻璃态转化温度Tg低于190℃。因此,当记录介质P从加热部分N被输送到冷却区R中的某一点时,调色剂和树脂层b两者都保持熔化,并且在记录介质P上的调色剂图像保持与定影带57相接触的情况下,记录介质P收缩。换句话说,在其上的调色剂图像保持几乎定影于定影带57的情况下,记录介质P收缩。另外,记录介质P的收缩大于定影带57的收缩。因此,产生了有缺陷的图像,即,显示出调色剂图像好像从中心开始朝向其边缘被拉伸一样的图像缺陷。现有技术所涉及的由聚酰亚胺制成的转印带的膨胀系数为4×10-5/℃。
关于测试热膨胀系数的方法,ASTM测试方法D696可用于测量所述系数。然而,该方法要求试样的尺寸大于某个值。
因此,取代上述方法,可使用以下方法测量定影带的热膨胀系数。也就是说,在定影带上以预定距离布置两个记号,并且作为在定影带被保持在加热状态下这两个记号之间的距离与定影带被冷却之后这两个记号之间的距离的比率获得该定影带的热膨胀系数。
在记录介质P被输送通过定影压区N时,在记录介质P保持与定影带57相接触的同时压力被施加于记录介质P,该压力的量较大,好像要拉伸记录介质P一样。另外,记录介质P的热膨胀系数受记录介质P中的水分量影响。通常,当其吸收了水分时一张纸膨胀,而当其干燥时收缩。而且,其水分含量充分低的一张纸显示出类似于树脂的一种特征的特征。也就是说,当其受热时膨胀而当其冷却时收缩。
其中具有树脂层b的记录介质P在烘箱中被加热以检查记录介质P的热膨胀系数的测试的观察结果揭示出:整个记录介质P与用作表面层的树脂层b一起膨胀或收缩。
因此,可以认为记录介质P上的调色剂图像的紊乱是由于记录介质P的树脂层b与定影带57之间在收缩量上的差异导致的。因此,可合理地认为可通过调节定影带57的热膨胀系数减小图像由基于带的定影设备定影导致的缺陷程度。
为了校验上述假设,进行以下试验,其中测试热膨胀系数不同的定影带57。更具体地说,所有被测试的定影带57都是由硅氧烷改良聚酰亚胺制成的单层带。通过使得它们在硅氧烷含量方面不同而使得它们呈现不同的热膨胀系数。当使用这些定影带57中的一种时,不会出现图像缺陷。由硅氧烷改良聚酰亚胺制成的该定影带的硅氧烷含量大约为20%,热膨胀系数为8×10-5/℃。
另外,对由硅氧烷改良聚酰亚胺制成并且在硅氧烷含量方面不同的单层定影带进行图像质量方面的评价。在图表1中给出了热膨胀系数不同的六个定影带之间的关系和它们在定影性能上的缺陷程度。如从图表中可明白的,硅氧烷含量最好在17-24%的范围内。
图表1
硅氧烷含量 | 热膨胀系数 | 图像评价 | |
带1 | 0 | 4(×10-5/℃) | N |
带2 | 17 | 6 | G |
带3 | 18 | 7 | E |
带4 | 20 | 8 | E |
带5 | 22 | 9 | E |
带6 | 24 | 10 | G |
带7 | 26 | 12 | N |
关于通过肉眼进行的图像紊乱的评价,E表示出色的水平;G表示可接受的水平;N表示不可接受的水平。
在另一个试验中,测试由不锈钢(SUS304)制成的定影带。在这种情况中,图像被定影的质量水平非常低。该材料的热膨胀系数为1.5×10-5/℃。
从以上给出的结果中,可以明白,定影带57的热膨胀系数的优选范围为不小于6×10-5/℃并且不大于10×10-5/℃。
记录介质P的树脂层b的热膨胀系数为7×10-5/℃。因此,在定影带57的热膨胀系数和记录介质P的树脂层b的热膨胀系数之间最好满足以下关系:0.85≤X≤1.4(X=定影带的热膨胀系数/记录介质的树脂层的热膨胀系数)。
另外,根据考虑了定影设备在其中所使用的环境变化和记录介质P的特性上的变化的试验,定影带57的热膨胀系数的更优选范围为不小于7×10-5/℃并且不大于9×10-5/℃。在相似的情况下,在定影带57的热膨胀系数和记录介质P的树脂层b的热膨胀系数之间最好满足以下关系:1.0≤X≤1.2。
如从上面的结果中可明白的,其中不会使得记录介质P上的调色剂图像紊乱的定影带57的热膨胀系数的范围具有上限和下限。这意味着并非定影带57的热膨胀系数越大越好,或者定影带57的热膨胀系数越小越好。换句话说,如果定影带57的热膨胀(收缩)系数极不同于记录介质P的热膨胀系数的话,调色剂图像就会被定影带57和记录介质P两者拉动。因此,调色剂图像会紊乱。
其中使用其热膨胀系数为12×10-5/℃的PFA制成的单层带的另一个试验证明,提高定影带57的热膨胀系数加剧了这种有问题的现象。
上述现象是发生于基于带的定影设备的这样一种有问题的现象,所述基于带的定影设备被构成得使得记录介质在由冷却装置冷却之后与定影带相分离。
也就是说,所述现象不会发生于基于辊的定影设备,所述基于辊的定影设备使用定影辊,其表面层由聚酰亚胺制成。其原因如下所述:在发生于其与记录介质相接触时与其与记录介质相分离时之间的温度变化方面,定影辊小于定影带;甚至在其与定影辊相分离之后,调色剂保持足够热,从而保持塑性。因此,当其随着记录介质逐渐收缩而自然冷却的同时由定影辊加热的调色剂逐渐固化。换句话说,调色剂图像以与记录介质的收缩相配的方式固定在适当位置中。因此,不会出现图像缺陷。
另外,日本未审定公开专利申请2000-56602提出,使用硅氧烷改良聚酰亚胺作为用于定影辊的表面层的材料。基于辊的定影设备(诸如上述专利申请中披露的那种)没有被构成得在冷却记录介质之后将记录介质与定影辊相分离。因此,不会出现记录介质上的未定影调色剂图像被定影设备扰乱的现象。
在本实施例中,使用硅氧烷改良聚酰亚胺作为用于定影带57的材料。然而,用于定影带57的材料无需局限于硅氧烷改良聚酰亚胺。换句话说,任何树脂状物质都可用作用于定影带57的材料,只要所述物质的热膨胀系数落在本发明指定的范围内就可以。显然,这种物质的使用可提供与本发明的该实施例所提供的相同的结果。
例如,使用与用作记录介质P的调色剂图像接收层b(表面层)的材料相同的聚酯制成定影带57看起来是合理的。然而,使用该物质作为用于定影带57的材料产生了新问题。例如,该物质难于模制成带的形状,或者记录介质P易于保持粘附于该物质制成的定影带,从而不能从定影带57上剥离下来。此外,除以上所述的要求以外还存在各种要求,如,从刚性的观点来看,定影带必须满足调色剂释放特性等。
硅氧烷改良聚酰亚胺的热膨胀系数易于改变、释放特性出色、并且硬度高,因此是用于定影带的一种优选材料。另外,氟改良聚酰亚胺可用作定影带的材料,并且使用这种物质将提供与使用硅氧烷改良聚酰亚胺所获得的那些结果相同的结果。
如上所述,通过使用其热膨胀系数在本发明指定的范围内的一种物质作为用于定影带57的材料,可防止记录介质P上的调色剂图像紊乱,因此,可获得出色的高光泽图像。
[实施例2]
在第一实施例的图像形成设备的情况中,由硅氧烷改良聚酰亚胺制成的单层带用作定影带57。参照图6,在本实施例中,由聚酰亚胺制成的基层57a(衬底层)和通过在基层57a上涂覆硅氧烷改良聚酰亚胺而形成在基层57a上的表面层57b组成的两层带(如图6中所示的)用作定影带57。该涂覆层57b的表面是记录介质的树脂层被布置得完全与之相接触的表面。
在本实施例中,由两层57a和57b组成的定影带57的热膨胀系数由这两层57a和57b,之间在热膨胀系数上的差异、以及定影带57的刚性(包括厚度)确定。因此,可通过减小基层57a的厚度使得定影带57的热膨胀系数最优化,以使得定影带57的涂覆层57b的厚度可增加,从而使得定影带57的总的热膨胀系数最优化。
更具体地说,通过在50-200μm的范围内改变由聚酰亚胺制成的基层57a的厚度和在10-100μm的范围内改变涂覆层57b的厚度而确定定影带57的基层57a和涂覆层57b的最佳厚度。另外,改变加入到聚酰亚胺中的硅氧烷的量以确定用于制成作为定影带57的带的硅氧烷含量的合适值,其热膨胀系数在本发明指定的范围内。用作定影带57的如此获得的带的测试产生了与第一实施例中的定影带57所产生的相同的结果。
然而,由聚酰亚胺制成的基层57a的添加物增加了定影带57的强度,因此产生了辅助效果:定影带57的使用寿命延长了。
如上所述的,在本实施例中,其热膨胀系数在本发明指定范围内的的带用作定影带57,定影带57用于其中记录介质在被冷却之后与定影带相分离的定影设备。因此,该图像形成设备不会输出缺陷图像,所述缺陷可归因于在调色剂图像的定影期间发生的调色剂图像的位置偏差;该图像形成设备可获得出色的高光泽图像。
[实施例3]
参照图7,在本实施例中,将由聚酰亚胺制成的衬底层57a、形成在衬底层57a上的硅橡胶的弹性层57c、以及通过在弹性层57b上涂覆PFA(四氟乙烯和全氟烃基乙烯醚的共聚物)而形成在弹性层57b上的用作释放层的表面层57d组成的三层带用作定影带57。
即使定影带57具有三层,定影带57的总热膨胀系数也仍由这三层(在该示例中为层57a、57c和57d)的热膨胀系数和刚性确定。
在本实施例中,在如上所述那样构成的定影带57的情况中,用作弹性层57c的材料的硅橡胶和用作释放层57d的材料的PFA的热膨胀系数较大。因此,为了防止这些层收缩,通过增加由聚酰亚胺制成的衬底层57a的厚度而增加其刚性来调节该实施例的定影带57的总热膨胀系数。
为了获得其热膨胀系数在本发明指定范围内的作为定影带57的带,制造出在弹性层57c的厚度和用作表面层的释放层57d的厚度方面不同的多个三层带以确定这两层57c和57d的适当厚度。这些定影带57的测试结果与第一实施例中的相同。
释放层57d的提供使得诸如杂散的调色剂等污染物难于粘附于定影带57,提供了辅助作用:定影带57在定影带可被清洁的容易程度上得以改进。
如上所述的,在本实施例中,其热膨胀系数在本发明指定范围内的带用作定影带57,定影带57用于其中记录介质在被冷却之后与定影带相分离的定影设备。因此,该图像形成设备不会输出缺陷图像,所述缺陷可归因于在调色剂图像的定影期间发生的调色剂图像的位置偏差;该图像形成设备可获得出色的高光泽图像。
另外,在第一到第三实施例中,图像加热设备为用于将未定影的调色剂图像定影在记录介质上的定影设备。然而,本发明还可应用于如下所述那样构成的图像加热设备。例如,本发明还可应用于被构成得对已暂时定影于记录介质的调色剂图像再加热和再加压的图像加热设备,以便于提高调色剂图像的光泽度。
另外,在第一到第三实施例中,图像形成部分使用直接将调色剂图像从感光鼓上转印到承载于转印带7上的记录介质P上的这样一种多层转印方法。然而,本发明的应用不局限于上述类型的图像形成设备。例如,本发明还可应用于使用中间转印方法的图像形成设备,在中间转印方法中,形成在感光鼓上的调色剂图像以呈层状被临时转印到中间转印元件上,之后,全部立刻从中间转印元件上转印到记录介质上。显然,本发明不仅可应用于彩色图像形成设备,而且还可应用于黑白图像形成设备。
如上所述的,通过将图像加热设备构成为本发明的上述实施例中构成的定影设备,可减小其定影带和与所述设备一起使用的记录介质在热膨胀系数上的差异。因此,可防止记录介质上的调色剂图像由于定影带和记录介质在热膨胀和收缩量上的差异而被扰乱。因此,可获得出色的高光泽图像,更具体地说,可获得不会遭受由于调色剂图像紊乱而导致的缺陷的图像。
虽然已结合文中所述的结构描述了本发明,但是本发明不局限于所述的细节,并且本申请趋向于覆盖所述修正或改变,所述修正或改变可落在改进的目的或以下权利要求的保护范围内。
Claims (11)
1.一种用于加热形成在记录材料上的图像的图像加热设备,所述记录材料在其图像形成侧具有树脂材料层,所述设备包括:
用于紧密接触并加热记录材料上的图像以提供高光泽度图像的带;
冷却器,可随着所述带移动,用于冷却由所述带加热之后的记录材料;
其中所述带具有不小于6×10-5/℃并且不大于10×10-5/℃的热膨胀系数。
2.依照权利要求1所述的设备,其特征在于,所述带具有不小于7×10-5/℃并且不大于9×10-5/℃的热膨胀系数。
3.依照权利要求1所述的设备,其特征在于,所述图像由调色剂构成,并且所述带加热所述调色剂和所述树脂材料层以软化所述调色剂和所述树脂材料层。
4.依照权利要求1所述的设备,其特征在于,所述带具有硅氧烷改良聚酰亚胺的表面层。
5.依照权利要求1所述的设备,其特征在于,所述带包括基层、所述基层上的弹性层以及所述弹性层上的弹性层。
6.依照权利要求1所述的设备,还包括用于支撑和加热所述带的加热辊、用于加热所述加热辊的加热器、以及辊,该辊与所述加热辊协作以便于在所述辊与所述带之间形成压区。
7.与用于加热形成在记录材料上的图像的图像加热设备一起使用的带,所述记录材料在其图像形成侧处具有树脂材料层,所述带包括:
用于紧密接触并加热记录材料上的图像以提供高光泽度图像的层;
其中当所述带与已被加热的记录材料一起运动时,冷却器冷却所述带;
其中所述带具有不小于6×10-5/℃并且不大于10×10-5/℃的热膨胀系数。
8.依照权利要求7所述的带,其特征在于,所述层包括硅氧烷改性聚酰亚胺材料。
9.依照权利要求7所述的带,还包括基层和基层上的弹性层,其中所述层被设在所述弹性层上。
10.一种用于加热形成在记录材料上的图像的图像加热设备,所述记录材料在其图像形成侧处具有树脂材料层,所述设备包括:
用于紧密接触并加热记录材料上的图像以提供高光泽度图像的带;
冷却器,可随着所述带移动,用于冷却由所述带加热之后的记录材料;
其中所述定影带的热膨胀系数与记录材料的树脂材料层的热膨胀系数的比率不小于0.85并且不大于1.4。
11.依照权利要求10所述的设备,其特征在于,所述比率不小于1.0并且不大于1.2。
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