片材处理设备和成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种片材处理设备和一种具有片材处理设备的成像系统，例如复印机、打印机和传真机。
【背景技术】
[0002]在相关的技术领域中，使用电子照相系统的成像设备使得形成在作为图像承载构件的感光鼓上的潜像显影，以使潜像可视化。利用静电力将该可视化的图像(调色剂图像)转印到片材上。然后，通过加热和加压来定影片材上的调色剂图像，从而在片材上记录和形成图像。
[0003]作为用于这种成像设备的定影装置，采用加热辊定影方法，在所述加热辊定影方法中，热源例如加热器设置在内部，由保持在预定温度的定影辊以及压接定影辊的弹性加压辊形成定影夹持部，从而在定影夹持部中将调色剂图像定影到片材上。
[0004]近年来，在包括这种类型的定影装置的成像设备(特别是全彩色成像设备)中，已知能够延长加热时间并且能够加快定影速度以用于提高调色剂图像的显色性能或图像质量的定影装置。例如，正如日本专利特开N0.5-150679中讨论的那样，已知一种所谓的带夹持型定影装置，其中，围绕多个辊伸展的环形定影带压接加热辊。
[0005]另外，近年来，要求高的处理速度以用于获得高速输出的成像设备。为此，需要提供一种在垂直于片材供给方向的宽度方向上的更宽的夹持部。另外，已经提出了一种带定影方法并已投入商用，其中，通过用环形带取代定影辊和加压辊中的一者或两者来获得更宽的夹持部宽度。
[0006]引用文献列表
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本专利特开N0.5-150679
【发明内容】
[0009]【技术问题】
[0010]然而，因为在这种定影装置的加热定影处理中向转印有调色剂图像的片材加热和加压，所以在挤压夹持之后，片材中的水分在挤压夹持部蒸发。在此情况下，由于向片材加热而造成的水分含量变化以及由于向片材加压而造成的应力而产生卷曲(片材因卷曲而弯折)和褶皱(片材因褶皱而产生波纹)。
[0011]在此，将就纤维水平描述最广泛地作为片材使用的片材状纸。通过编织短纤维形成纸，并且在纤维内部或纤维之间的间隙中包含水分。另外，纤维和水在形成氢键结合的时候具有平衡态以保持平坦。
[0012]然而，当在定影处理中向纸加热和加压时，纤维之间的结合会由于压力而退化。如果在此状态下加热并且蒸发水分，则在纤维之间会产生另一种氢键结合，并且纸张会变形。如果该纸张以这样的状态离开，则纸张会从大气中吸收水分并且试图通过切断纤维之间的氢键结合而恢复其原始状态。然而，水分不会被吸入到纸张纤维之间的某些结合中。结果，纸张的变形被保持。变形模式包括如上所述的卷曲和褶皱。因纸张片材的前表面和后表面之间的膨胀/收缩差异而产生卷曲。因纸张片材的中心部分和边缘部分之间的膨胀/收缩差异而产生褶皱。
[0013]首先，在片材经过定影装置的夹持部的时候，在片材的边缘部分中产生褶皱。例如，在定影装置具有宽夹持部的情况下，例如在带定影方法中，为了在片材经过夹持部时防止片材被折叠，在夹持部中，沿垂直于片材供给方向的宽度方向，边缘侧的运送速度被设定为高于中心侧的运送速度。如果由此向片材施加熨烫效果，则经过夹持部的片材边缘侧会相对于中心附近区域沿着片材供给方向伸长。结果，在片材的边缘部分产生褶皱。
[0014]第二，在片材经过定影装置的夹持部之后，在片材的边缘部分产生褶皱。在片材被成摞地装载时，每张片材的边缘部分均毗邻大气。因此，水分会快速地进入片材的边缘部分中。如果在定影处理中向片材加热之后，水分被快速地吸收到片材的边缘部分中，则随着片材内的水分蒸发，片材的边缘部分也会相对于中心附近区域沿着供给方向伸长。结果，在片材的边缘部分产生褶皱。
[0015]特别地，在通过用环形带取代定影辊和加压辊中的一者或两者而获得较宽的夹持部宽度的带定影方法中，片材停留在夹持部中的距离或时间相对于加热辊方法都有所增加。因此，在片材的边缘部分的褶皱可能变得明显。
[0016]在这方面，完成本发明以纠正当片材的宽度方向的边缘部分相对于中心附近区域沿着供给方向伸长时造成的褶皱。
[0017]【问题的解决方案】
[0018]根据本发明的一方面，提供了一种处理片材的片材处理设备，片材处理设备包括:多个辊对，所述多个辊对沿着片材供给方向以一定的间隔设置，以便夹持和运送片材；和张紧装置，所述张紧装置在垂直于片材供给方向的宽度方向的中心区域向片材施加沿片材供给方向的拉伸强度。
[0019]根据本发明的另一方面，提供了一种成像系统，所述成像系统包括:将调色剂图像转印到片材上的转印部；通过加热使片材上转印的调色剂图像定影的定影部；和处理片材并且具有上述构造的片材处理设备。
[0020]【本发明的有利效果】
[0021 ] 根据本发明，通过向片材的横向中心区域施加沿片材供给方向的拉伸强度，片材的横向中心部分沿着片材供给方向伸长。因此，能够使得片材的横向中心部分在片材供给方向上的长度与片材的横向边缘部分在片材供给方向上的长度一致。结果，能够使得片材中心长度和片材边缘长度相等并且校正片材边缘部分的褶皱。
【附图说明】
[0022]图1是图解了实施例1中的电子照相打印机的剖视图。
[0023]图2是图解了实施例1中的打印机和片材褶皱校正装置的控制的方块图。
[0024]图3是图解了实施例1中的润湿装置的剖视图。
[0025]图4是图解了实施例1中的张紧运送装置和卷曲校正装置的剖视图。
[0026]图5是图解了实施例1中的张紧运送装置的透视图。
[0027]图6是图解了实施例1中的张紧运送装置的俯视平面图。
[0028]图7是图解了实施例1中的卷曲校正装置的剖视图。
[0029]图8是图解了片材的构造的外观图。
[0030]图9(a)至图9(c)是示出了实验中的片材状态的表格。
[0031]图10是图解了实施例1中的电子照相打印机的剖视图。
[0032]图11是图解了实施例2中的张紧运送装置的剖视图。
[0033]图12是图解了实施例2和3中的电子照相打印机的剖视图。
[0034]图13是图解了实施例2中的张紧运送装置的透视图。
[0035]图14是图解了实施例2中的张紧运送装置的俯视平面图。
[0036]图15是图解了实施例2中的张紧运送装置的控制的流程图。
[0037]图16是图解了实施例2中的张紧运送装置的控制的方块图。
[0038]图17(a)和图17(b)是图解了实施例2中的张紧运送装置的控制的剖视图。
[0039]图18(a)至图18(c)是示出了实验中的片材状态的表格。
[0040]图19是图解了实施例2中的张紧运送装置的透视图。
[0041]图20是图解了实施例3中的张紧运送装置的透视图。
[0042]图21是图解了实施例3中的张紧运送装置的控制的流程图。
[0043]图22是图解了实施例3中的张紧运送装置的控制的方块图。
[0044]图23(a)和图23(b)是图解了实施例3中的张紧运送装置的控制的剖视图。
[0045]图24是图解了实施例4中的电子照相打印机的剖视图。
[0046]图25是图解了实施例4中的润湿装置的俯视平面图。
[0047]图26是图解了实施例4中的润湿装置的透视图。
[0048]图27是图解了润湿装置和储存装置周围情况的透视图。
[0049]图28是图解了实施例4中的打印机和片材褶皱校正装置的控制的方块图。
[0050]图29是图解了实施例4中的电子照相打印机的剖视图。
[0051]图30是图解了实施例5中的片材褶皱校正装置的控制的方块图。
[0052]图31是图解了实施例5中的片材褶皱校正装置的剖视图。
[0053]图32是图解了实施例5中的润湿装置的剖视图。
[0054]图33是图解了实施例5中的用于驱动润湿装置的主要部件的透视图。
[0055]图34是图解了实施例5中的润湿装置的储存装置的周围情况的透视图。
[0056]图35是图解了实施例6中的水分施加装置和张紧运送装置的剖视图。
[0057]图36是图解了实施例6中的水分施加装置的剖视图。
[0058]图37(a)是图解了实施例6中的水分施加装置的俯视平面图。图37(b)是图解了实施例6中的水分施加装置的正视图。
[0059]图38(a)是图解了实施例6中的水分施加装置的循环流量和压力之间的关系的曲线图。图38(b)是图解了实施例6中的水分施加装置的施加量和循环流量之间的关系的曲线图。
[0060]图39是图解了实验中的片材上的水分量变化的曲线图。
[0061]图40是图解了实施例6中的水分施加装置的正视图和图解了水分量分布的说明图。
[0062]图41是图解了实施例6中的水分施加装置的施加辊的构造的剖视图。
[0063]图42是图解了实施例7中的水分施加装置的剖视图和方块图。
[0064]图43是图解了实施例7中的水分施加装置的剖视图和方块图。
[0065]图44是图解了实施例8中的电子照相打印机的剖视图。
[0066]图45是图解了实施例8中的打印机和片材褶皱校正装置的控制的方块图。
[0067]图46是图解了实施例8中的张紧运送装置和卷曲校正装置的剖视图。
[0068]图47是图解了实施例8中的卷曲校正装置的剖视图。
[0069]图48是图解了实施例8中的卷曲校正装置的风扇的周围情况的透视图。
[0070]图49是图解了实施例8中的卷曲校正装置的风扇的周围情况的后时图。
[0071]图50(a)至图50(c)是示出了实验中的片材状态的表格。
【具体实施方式】
[0072]在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。应当理解的是，各种特征例如在以下实施例中描述的部件的尺寸、材料、形状、相对分布等可以根据本发明的设备的构造以及不同的情况而适当地更改。除非另有说明，否则这些特征并不旨在限制本发明的范围。
[0073]【实施例1】
[0074]将参照图1至图10描述具有根据实施例1的片材处理设备的成像设备。在以下的描述中，将首先描述成像设备，随后再描述片材处理设备。在实施例1中，描述将片材处理设备连接至成像设备外部的成像系统。然而，本发明也可以有效地应用于将片材处理设备集成到成像设备内部的成像系统。
[0075]首先，将参照图1描述作为成像系统示例的成像设备和可拆卸地附接到成像设备的片材处理设备。图1是示意性地图解了作为成像设备示例的彩色电子照相打印机500以及作为片材处理设备示例的、沿着片材供给方向具有水分添加装置和张紧装置的片材褶皱校正装置900的剖视图。要注意的是，在以下的描述中，彩色电子照相打印机将被简称为打印机。
[0076]在片材上形成调色剂图像。具体地，片材可以包括例如普通纸片材、作为普通纸片材替代物的树脂片材、厚纸片材、高射投影仪可应用的片材等。
[0077]图1的打印机500具有用于黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(Bk)中的每一种颜色的成像部510。在用于每一种颜色的成像部510中，在片材上形成每一种颜色的调色剂图像。另外，作为中间转印构件的环形中间转印带531布置成面向成像部。S卩，采用可视图像的成像设备，其中，并行地执行用于每一种颜色的直至可视化为止的处理。
[0078]要注意的是，用于Y、M、C和Bk中的每一种颜色的成像部的布置顺序并不局限于图1中图解的布置顺序。另外，该实施例也可以应用于单色成像设备，而并不局限于图1中的全彩色中间转印型成像设备。
[0079]在用于每一种颜色的成像部510中，如下所述地设置每一个处理单元。对于Y、M、C和Bk中的每一种颜色，设置作为图像承载构件以用于在表面上承载静电潜像的电子照相感光元件(在下文中，称作感光鼓)511、充电辊512、激光扫描仪513和显影装置514。通过充电辊512预先为感光鼓511充电。然后，通过激光扫描仪513使感光鼓511曝光以形成潜像。潜像由显影装置514显影并且被可视化为调色剂图像。
[0080]在包括感光鼓511和初次转印辊515的初次转印部中，通过初次转印辊515将形成并承载在感光鼓511的表面上的每一张调色剂图像以相继重叠的方式初次转印到中间转印带531上。
[0081]与此同时，将片材P从片材盒520逐一地供给到对准辊对523。对准辊对523 —次性接收片材P并且在歪斜供给的情况下校正歪斜。另外，与中间转印带531上的调色剂图像同步地，对准辊对523将片材P供给到中间转印带531和二次转印辊535之间的二次转印部。例如通过作为转印部的二次转印辊535将中间转印带531上的各色调色剂图像整体地二次转印到片材P上。
[0082]然后，如上所述具有由成像部形成的图像(调色剂图像)的片材被运送到定影装置100。在定影装置(定影部)100中，通过将片材夹持在定影夹持部中并向未定影的调色剂图像加热和加压来定影片材上的调色剂图像。通过排出辊对540将经过定影装置100的片材供给到作为片材处理设备的片材褶皱校正装置900以用于处理片材。然后，通过片材褶皱校正装置900校正片材上的褶皱，并且将片材排出到排出托盘565。
[0083]在此，将描述定影装置。定影装置100包括作为加热旋转构件的定影辊110和作为挤压旋转构件的加压辊111。定影辊110将从内部卤素加热器(未示出)产生的热量施加至片材P上的调色剂并且与加压辊111配合地运送片材P。定影辊110具有嵌入到例如由柱状铝管制成的金属芯部中的卤素加热器，所述金属芯部的外径为56mm且内径为50mm。例如由硅橡胶制成的弹性层覆盖在金属芯部的表面上，所述弹性层的厚度为2mm且硬度为45° (Asker-C)，并且由过氟烷基化物(PFA)或聚四氟乙烯(PTFE)制成的耐热调色剂分离层进一步覆盖在弹性层的表面上。
[0084]加压辊111与定影辊110相配合地运送片材P。类似地，加压辊111具有例如由柱状铝管制成的金属芯部，所述金属芯部具有56mm的外径和50mm的内径。例如由硅橡胶制成的弹性层覆盖在金属芯部的表面上，所述弹性层的厚度为2mm且硬度为45° (Asker-C)，并且由过氟烷基化物(PFA)或聚四氟乙烯(PTFE)制成的耐热调色剂分离层进一步覆盖在弹性层的表面上。
[0085]通过定影辊110和加压辊111形成定影夹持部。在发明人所做的实验中，在定影辊I1的表面设定温度是180°c、加压辊的表面设定温度是100°C、大气温度是23°C并且大气湿度是50%的情况下，片材P的运送速度设定为300mm/秒至500mm/秒。然后，在定影夹持部中经过加热和加压的片材P中的纤维沿着片材供给方向伸长。在此情况下，在垂直于片材供给方向的宽度方向上，片材P的边缘侧比中心侧伸长地更多。结果，产生了边缘褶皱(在下文中称作褶皱)。
[0086]要注意的是，由用户使用操作面板570输入片材盒520中的片材的片材类型信息，并且将片材类型信息传送到图2的打印机500中的具有中央处理单元(CPU)和存储装置的控制器500C。另外，通过成像部510在片材P上形成的调色剂图像的图像密度信息被传送到图2的打印机500中的具有CPU和存储装置的控制器500C。而且，设置在成像设备500中的片材盒520上的大气传感器500D检测成像设备500中的温度和湿度，并且关于温度和湿度的信息被传送到具有CPU和存储装置的控制器500C。
[0087]具有由定影装置100定影的调色剂图像的片材P通过排出辊对540供给到片材褶皱校正装置900。由片材褶皱校正装置900的进入辊对901沿着运送引导件902运送片材P，并且由运送引导件902将运送方向改变成竖直向下的方向(图1中的箭头方向B)。然后，将片材P供给到作为水分添加装置(水分添加单元)的片材润湿装置400。在此，由润湿辊对401和402润湿片材P。
[0088]然后，从片材润湿装置400排出的片材P被相继运送到作为张紧装置的片材张紧运送装置101、201和301。由片材润湿装置400以预定的水分量或更多的水分量润湿片材Po然后，片材P相继经过片材张紧运送装置101、201和301，并且在片材供给方向上牵拉垂直于片材供给方向的宽度方向的中心部分，以便减小宽度方向的边缘部分和中心部分之间的片材供给方向的长度差。
[0089]随后，通过以这种方式校正片材宽度方向的边缘部分中的褶皱而获得的片材被运送到卷曲校正装置600，以便校正卷曲。
[0090]当在运送引导件903和905中将运送方向改变成竖直向上的方向(图1中的箭头方向C)的时候，由运送辊对904运送通过校正卷曲而获得的片材P。然后，由运送辊对906和908运送片材P，同时由运送引导件907和908引导片材P。然后，由排出辊对910将片材P排出到片材褶皱校正装置900的外部，并且将片材P装载到排出托盘565上。
[0091]要注意的是，用于润湿片材P的润湿液体L存储在储存装置400A中。利用泵400B将存储在储存装置400A中的润湿液体L通过液体供应管400C不定期地供应至设置在片材润湿装置400中的液体供应池411和412。润湿液体L (也称作应用液体)包含作为主要组分的水。
[0092]在此，将参照图2描述整个成像系统中的控制关系。图2是图解了整个成像系统中的控制关系的方块图，所述成像系统包括打印机500和片材褶皱校正装置900。在打印机500的控制器500C和片材褶皱校正装置900的控制器901C中使用计算机系统，所述计算机系统具有CPU、存储装置、操作单元、输入/输出(I/O)端口、通信接口、驱动电路等。
[0093]通过使CPU执行存储在存储装置中的预定程序来执行上述每个控制器500C和901C的控制操作。片材褶皱校正装置900的控制器901C控制在设备中所包括的片材润湿装置400，片材张紧运送装置101、201和301以及卷曲校正装置600的操作。另外，上述控制器500C和901C使用通信部COM彼此互连以便交换信息。
[0094]要注意的是，尽管在本文中描述了这样的构造，在所述构造中，由打印机500的控制器500C (控制单元)控制片材褶皱校正装置900的控制器901C (控制单元)，以便控制片材褶皱校正装置900的操作，但是本发明并不局限于此。例如，片材褶皱校正装置可以不具有控制单元，并且打印机的控制单元可以控制片材褶皱校正装置的操作。
[0095]接下来，将参照图3详细描述片材润湿装置400。图3是图解了整个片材润湿装置400的剖视图。
[0096]由进入引导件414和414将沿着图3中的箭头方向B(与图1中的箭头方向B —致)运送的片材P引导到第一润湿辊对401和402的夹持部，在此，通过将润湿液体L转移到片材P的表面上而润湿片材P。通过排出引导件413将经过润湿辊401和402之间的夹持部的片材P运送到第一片材张紧运送装置101。
[0097]润湿辊401和402都是弹性辊，通过在由金属刚性体例如不锈钢制成的芯部的表面上形成由作为主要组分的丁腈橡胶(NBR)、硅酮等制成的固体橡胶层而获得所述弹性辊。
[0098]液体供应辊405、406、407和408作为液体供应构件，用于将液体供应池411和412中的润湿液体L相继供应到润湿辊对401和402。液体供应辊405、406、407和408是弹性辊，所述弹性辊具有由例如NBR作为主要组分这样的材料制成的固体橡胶层，所述固体橡胶层具有能够在由金属刚性体例如不锈钢制成的芯部表面上保持水的亲水表面。固体橡胶层可以由接受过亲水处理的金属或树脂制成。
[0099]液体供应辊407和408通过抽吸液体供应池411和412中的润湿液体L并且分别抵接在液体供应辊405和406上而将润湿液体L供应到液体供应辊405和406。液体供应辊405和406通过分别抵接在润湿辊401和402上而将润湿液体L供应到润湿辊401和402。
[0100]第一控制辊409和410作为第一控制构件，用于控制对液体供应辊407和408的液体供应量。第一控制辊409和410是在由金属刚性体例如不锈钢制成的芯部表面上镀有镍或铬的辊。
[0101]第一控制辊409和410分别抵接在液体供应辊407和408上，以用于适当地抑制在固体橡胶层的表面上保持的润湿液体的量，以便控制供应至片材P的水分量。即，第一控制辊409和410分别压接液体供应辊407和408的固体橡胶层并使固体橡胶层变形，以便挤压出保持在表面上的润湿液体。
[0102]第二控制辊403和404作为第二控制构件，分别用于控制对润湿辊401和404的液体供应量。第二控制辊403和404是在由金属刚性体例如不锈钢制成的芯部表面上镀有镍或铬的辊。
[0103]第二控制辊403和404分别抵接在润湿辊401和402上，以用于适当地抑制在固体橡胶层的表面上保持的润湿液体的量，以便控制供