激光定影装置和图像形成装置的制作方法

专利名称：激光定影装置和图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种激光定影装置和图像形成装置。
背景技术：
在使用粉末状调色剂的图像形成装置之中，广泛地使用的是如下类型的图像形成 装置利用调色剂的附着力形成的调色剂图像从图像载体转印到记录介质上，然后该调色 剂图像被定影到记录介质上。于是，将调色剂图像定影的已知方法包括接触型和非接触型。在接触型图像形成装置中，设置例如外周表面将要被加热的环形加热部件、以及 与加热部件接触的加压部件。然后，在记录介质被夹持在上述加热部件和加压部件之间的 状态下，调色剂图像受到加热和加压从而调色剂图像被定影到记录介质上。另一方面，与上述接触型图像形成装置相比，非接触型定影装置不与记录介质接 触，因而具有能够使用多种记录介质并实现高速化的优点。在这种非接触型定影装置中，布 置为与记录介质的传送路径相对置的闪光灯间歇地变亮从而在记录介质被传送时对记录 介质上的调色剂图像加热和定影。此外，近些年，如JP-A-2007-57903和JP-B-3016685披露，已经提出一种使用大功
率激光器装置并高速地将调色剂图像定影的激光定影装置。

发明内容
本发明的目的在于对照射到附着有调色剂的记录介质上的激光的反射所产生的 散射光进行重新会聚，从而使能量损耗比在激光的照射位置不采用本发明构造的情况下的 能量消耗低。(1)根据本发明的一个方面，一种激光定影装置包括激光发生器，其产生要照射 到记录介质上的激光；以及第一聚光体，其对在所述激光的照射位置处反射的光进行反射 和会聚，从而使反射光重新到达所述照射位置或所述照射位置附近，其中，所述第一聚光体 具有凹形圆筒面(凹形圆筒曲面)并且布置成使所述圆筒面的中心轴线的位置位于所述 激光的所述照射位置处或所述照射位置附近，并且所述第一聚光体的反射表面由透光体覆盖。(2)根据第(1)项所述的激光定影装置还可以包括第二聚光体，其对从所述激光 发生器照射并透过所述记录介质的光进行反射和会聚，从而使透射光照射到所述照射位置 的背面或所述照射位置附近的背面，其中，所述第二聚光体具有凹形圆筒面并且布置成使 所述圆筒面的中心轴线的位置位于所述激光的所述照射位置处或所述照射位置附近，并且 所述第二聚光体的反射表面由透光体覆盖。(3)在根据第(1)或(2)项所述的激光定影装置中，所述激光经由所述聚光体中的 开口照射到所述记录介质上。(4)在根据第(1)或(2)项所述的激光定影装置中，所述透光体具有向所述第一聚 光体的中心侧和/或所述第二聚光体的中心侧突出的曲面。
(5)在根据第(1)或(2)项所述的激光定影装置中，所述透光体由具有圆筒面形状 的片材构成，所述圆筒面形状的中心轴线与所述第一聚光体的中心轴线和/或所述第二聚 光体的中心轴线大致重合。(6)在根据第(1)或(2)项所述的激光定影装置中，所述第一聚光体和/或所述第 二聚光体形成为与所述透光体的外表面紧密接触。(7)在根据第(3)项所述的激光定影装置中，所述第一聚光体形成为与所述透光 体的外表面紧密接触，并且所述透光体覆盖所述开口。(8)在根据第(1)或(2)项所述的激光定影装置中，所述激光从沿着所述第一聚光 体的周向倾斜的位置照射到所述记录介质上。(9)根据第(1)或(2)项所述的激光定影装置还可以包括对所述第一聚光体和/ 或所述第二聚光体进行冷却的冷却装置。(10)根据本发明的一个方面，一种图像形成装置包括图像载体，在其上利用静 电带电电位的差形成有静电潜像；显影单元，其将图像形成材料转移到形成于所述图像载 体上的静电潜像上以形成可见图像；转印单元，其将所述图像直接转印到记录介质上，或执 行将所述图像转印到转印体上的一次转印以及将所述图像转印到记录介质上的二次转印； 以及根据第(1)或(2)项所述的激光定影装置，其将转印到所述记录介质上的可见图像的 图像形成材料定影。在第(1)项所述的激光定影装置中，与不采用该构造的装置相比，可以将照射到 附着有调色剂的记录介质上的激光的反射所产生的散射光再次会聚到激光的照射位置，从 而使能量损耗低。在第(2)项所述的激光定影装置中，与不采用该构造的装置相比，可以将透射到 记录介质背面的散射光再次会聚到激光的照射位置附近，从而使能量损耗低。在第(3)项所述的激光定影装置中，与不采用该构造的装置相比，可以高效地将 照射到附着有调色剂的记录介质上的激光的反射所产生的散射光重新照射到激光的照射 位置处或该照射位置附近。在第(4)项所述的激光定影装置中，与不采用该构造的装置相比，可以使被记录 介质反射和散射的散射光相对于透光体具有小入射角。这使在空气与透光体之间的界面上 反射和耗散的能量减小。在第(5)项所述的激光定影装置中，与不采用该构造的装置相比，可以使被记录 介质反射和散射的散射光相对于透光体几乎以直角入射。这使在空气与透光体之间的界面 上反射和耗散的能量减小。在第(6)项所述的激光定影装置中，与不采用该构造的装置相比，可以使在照射 到记录介质上的激光的反射所产生的散射光再次会聚到激光的照射位置处的过程中散射 光通过透光体与空气之间的界面的次数减少。这减少了照射能量的损耗。在第(7)项所述的激光定影装置中，与不采用该构造的装置相比，可以容易地制 造透光体和布置成与该透光体紧密接触的第一聚光体。在第(8)项所述的激光定影装置中，与不采用该构造的装置相比，可以抑制发生 如下状况即被记录介质反射的散射光不能到达第一聚光体的反射表面从而被耗散掉。在第(9)项所述的激光定影装置中，与不采用该构造的装置相比，可以抑制第一聚光体或第二聚光体温度变高的情况发生。在第(10)项所述的图像形成装置中，与不采用该构造的装置相比，可以将照射到 附着有调色剂的记录介质上的激光的反射所产生的散射光再次会聚到激光的照射位置，从 而使能量损耗低。这允许对调色剂图像进行高效的定影。


将根据以下附图详细描述本发明的示例性实施例，其中图1是根据本发明示例性实施例的图像形成装置的示意性构造图；图2是用于如图1所示的图像形成装置中的根据本发明示例性实施例的激光定影 装置的示意性透视图；图3是如图2所示的激光定影装置的示意性剖视图；图4A和4B是示出将激光照射到转印有调色剂图像的连续纸张上的状态的示意 图；图5是根据本发明第二示例性实施例的激光定影装置的示意性剖视图；图6是示出散射光的入射角与反射率之间关系的曲线图；图7A和7B是示出散射光进入到如图3和图5所示的激光定影装置的透光体中的 入射角的示意图；图8是示出如图3和图5所示的激光定影装置的激光的照射能量的再利用效率的 曲线图；图9是根据本发明第三示例性实施例的激光定影装置的示意性剖视图；图10是根据本发明第四示例性实施例的激光定影装置的示意性剖视图；图11是根据本发明第五示例性实施例的激光定影装置的示意性剖视图；图12是示出设置有冷却装置的激光定影装置的示意性剖视图；以及图13A和13B是示出现有技术的闪光灯定影装置的示意性剖视图。
具体实施例方式图1是根据本发明示例性实施例的图像形成装置的示意性构造图。该图像形成装置1是用于在用作记录介质的连续纸张(连续打印纸张也称为连续 格式纸张；在本文中称之为“连续纸张”)上形成图像的大尺寸装置并且由如下部分构成 纸张传送部分10，其用于传送和供应连续纸张P ；图像形成部分20，其用于将图像形成和转 印到连续纸张P上；以及定影部分30，其用于将经转印的图像定影。纸张传送部分10具有 多个卷绕辊11，围绕各个卷绕辊卷绕并传送连续纸张P。这样，连续纸张P在施加有张力的 状态下被传送给图像形成部分20。在图像形成部分20中，沿着连续纸张的传送方向以几乎相等的间隔布置四个图 像形成单元21K、21C、21M和21Y，用于从上游分别依次地转移黑色(K)、蓝绿色(青色)(C)、 品红色(M)和黄色(Y)的调色剂(图像形成材料)以形成用作可见图像的调色剂图像。各个图像形成单元21K、21C、21M和2IY具有感光材料鼓22，在该感光材料鼓22 中，在由导电材料构成的圆筒形部件的外周表面上形成光电导层。然后，在感光材料鼓22 周围布置如下部件静电充电单元23，其用于对感光材料鼓22的表面均勻地进行静电充电；曝光装置24，其用于将图像光照射到经静电充电的感光材料鼓22上以在感光材料鼓22 的表面上形成潜像；显影单元27，其用于将调色剂转移到感光材料鼓22的潜像上以形成调 色剂图像；转印辊25，其布置成与感光材料鼓22相对，并且用于将形成于感光材料鼓上的 调色剂图像转印到连续纸张上；以及清洁装置26，其用于在调色剂图像被转印之后去除残 留在感光材料鼓22上的调色剂。此处，在四个图像形成单元21K、21C、21M和21Y的每一者中，容纳在显影单元27 中的调色剂的颜色不同于其它显影单元27中调色剂的颜色，而其它的构造方式是相同的。 另外，在显影单元27K、27C、27M和27Y上方布置有调色剂供应容器28K、28C、28M和28Y，调 色剂供应容器28K、28C、28M和28Y分别容纳颜色与各个显影单元中的调色剂颜色对应的调 色剂，并用于将显影时消耗的调色剂供应给各个显影单元。定影部分30布置在图像形成部分20的下游，并且具有如下部件激光定影装置 31，其用于将经由图像形成部分20转印到连续纸张上的未定影调色剂图像定影；传送辊 38，围绕该传送辊38卷绕其上转印有调色剂图像的连续纸张P并且该传送辊38将连续纸 张P引导至激光定影装置31中；以及排纸辊39，其用于将调色剂图像已经被定影的连续纸 张P排出到图像形成装置之外。在该图像形成装置中，当图像形成操作开始时，静电充电单元23将感光材料鼓22 几乎均勻地静电充电为负极性。然后，曝光装置24基于图像数据将图像光照射到经静电充 电的感光材料鼓22的外周表面上，从而基于曝光部分与非曝光部分之间的电势差在感光 材料鼓22的表面上形成潜像。在显影单元27中，在显影辊的外周表面上形成由显影粉末 形成的薄层。然后，随着显影辊的旋转，将形成为薄层的显影粉末传送至与感光材料鼓22 的外周表面相对的显影位置上。在该显影位置，在感光材料鼓22与显影辊之间形成电场。 于是，在该电场中，显影辊上的调色剂转移到感光材料鼓的潜像上从而形成调色剂图像。然 后，随着感光材料鼓22的旋转，如上所述形成的调色剂图像被传送至转印加压部分25a，转 印加压部分25a处，转印辊25受到所挤压。另一方面，从纸张传送部分10中传送来的纸张被送入该转印加压部分25a中。在 转印加压部分25a中，由转印偏压形成电场。然后，在该电场中，调色剂图像被转印到连续 纸张P上。将连续纸张P连续地传送给各个图像形成单元21的转印加压部分25a，从而在 连续纸张P上转印并叠加各个颜色的调色剂图像。围绕传送辊38传送已经转印有调色剂图像的连续纸张P，并且在保持调色剂图像 的状态下将连续纸张P传送给激光定影装置31。在激光定影装置31中，激光33照射到连 续纸张P上以将调色剂加热和定影。调色剂图像已经被定影的连续纸张P经由排纸辊39 排出到图像形成装置之外。下面，将描述图像形成装置所采用的激光定影装置31。图2是根据本发明示例性实施例的激光定影装置31的示意性透视图。图3是示 意性剖视图。该激光定影装置31的主要部分由如下部件构成激光发生器32，其用于将激光33 照射到移动的连续纸张P上的转印有图像的区域的整个宽度上；聚光体35，其用于使激光 33被连续纸张P反射所产生的散射光再次照射到连续纸张P上；背面侧聚光体36，其用于 反射经连续纸张P透射和散射的光33c从而从连续纸张P的背面将光33c会聚到照射位置；以及玻璃板37a和37b，其均由透光体构成，并分别用于覆盖聚光体35的反射表面35b 和背面侧聚光体36的反射表面36b。沿着连续纸张P的宽度方向(与传送方向垂直的方向)布置多个激光发生器32。 于是，激光发生器32所发射的激光33照射到沿着连续纸张P的移动方向预先设定的区域 中。此外，多个激光发生器32沿着移动的连续纸张P的宽度方向进行布置从而使照射能量 几乎均勻地分布在转印有图像的区域的整个宽度上。然后，调节照射能量从而将从激光33 的照射区域中穿过的调色剂加热和定影到连续纸张P上。此处，在本示例性实施例中，采用半导体激光器装置来获得如下的照射光即在连 续纸张P的传送方向上光束宽度为大约1mm。聚光体35由金属反射镜构成，金属反射镜的反射表面35b具有凹形圆筒面(凹形 圆筒曲面)形状，并且聚光体35布置成使反射表面35b与连续纸张P相对。于是，聚光体 35被支撑为使该圆筒面的中心轴线与连续纸张P的传送方向大致垂直。在具有该圆筒面形 状的反射表面35b的周向的中部，设置形成为沿轴向延伸的开口形状的狭缝35a (入射口的 实例)。这样，朝向连续纸张P发射的激光33穿过狭缝35a，然后透过玻璃板37a，并照射到 连续纸张P上。此处，光源位于聚光体之外(位于与反射表面相反的一侧)，因此避免了光 源在反射表面中产生阴影的可能性。因此，该构造是优选的。聚光体35的反射表面35b覆盖激光33最先照射到连续纸张P上的位置，即首次 照射位置33a。此外，在连续纸张P的宽度方向上，形成有图像的区域的整个宽度被覆盖。 于是，聚光体的圆筒面的中心轴线的位置设定在激光在连续纸张P上所照射的首次照射位 置33a处，或者可选地设定在首次照射位置附近。因此，聚光体35在首次照射位置33a处 或该位置附近对被连续纸张反射的散射光33b的大部分重复地进行反射和会聚。此处，具有圆筒面形状的反射表面35b的中心轴线的位置可以沿着连续纸张P的 移动方向发生一定偏移，或者可选地沿着与连续纸张P的表面垂直的方向发生一定偏移， 只要在首次照射位置被反射的散射光可以会聚到首次照射位置上即可。“会聚在首次照射位置处或在首次照射位置附近”的描述表示与一次照射的激光 的照射能量相比，所实现的会聚达到了如下程度即，利用经聚光体反射和会聚的光的额外 能量而在首次照射位置处提高调色剂颗粒(尤其是孤立调色剂颗粒)的定影效果。因此， 除了将被聚光体会聚的光精确地照射到首次照射位置的情况，该光也可以被照射到首次照 射位置及该位置附近。此外，在被聚光体会聚的光的照射能量的分布中，峰值位置可以在一 定程度上偏离首次照射位置。在本示例性实施例中，聚光体35的圆筒面的半径是50mm。聚光体的周向上的各边 缘35c与正被传送的连续纸张P之间的间隔为5mm。背面侧聚光体36也由金属反射镜构成，该金属反射镜的反射表面36b具有凹形圆 筒面形状。聚光体36在正被传送的连续纸张P的背侧布置成使该圆筒面的中心轴线几乎 与连续纸张P的传送方向垂直。于是，在首次照射位置33a透过连续纸张P的散射光33c 被反射向连续纸张P的背面。与聚光体35类似地，背面侧聚光体36形成为覆盖连续纸张P的首次照射位置33a 的背面，并且在连续纸张P的宽度方向上覆盖形成有图像的区域的整个宽度。此外，用作反 射表面36b的圆筒面的中心轴线的位置设定在激光在连续纸张P上所照射的首次照射位置33a,或者可选地设定在首次照射位置附近。因此，背面侧聚光体36将由透过连续纸张的激 光的散射所产生的光33c的大部分会聚到连续纸张的背面的首次照射位置33a处或该位置 附近。玻璃板37a和37b设置成分别覆盖聚光体35的反射表面35b和背面侧聚光体36 的反射表面36b。如图3所示，玻璃板37a和37b形成为板状形状并且被支撑在聚光体35 的周向上的边缘35c和背面侧聚光体36的周向上的边缘36c上。这样，激光33透过玻璃 板37a，然后照射到连续纸张P上。然后，在首次照射位置33a处被反射的散射光33b透过 玻璃板37a，接着到达反射表面35b从而被会聚到首次照射位置33a处。因为玻璃板37a和37b设置成覆盖聚光体35和背面侧聚光体36，因此可以避免粉 尘落在聚光体的反射表面上。当通过照射激光33来对调色剂加热时，包含于调色剂中的例 如树脂等成分漂浮在连续纸张P与聚光体35之间的空间或连续纸张P与背面侧聚光体36 之间的空间中。然而，由于聚光体35的反射表面35b和背面侧聚光体36的反射表面36b 被玻璃板37a和37b覆盖，因此可以避免粉尘附着到反射表面35b和36b上。对聚光体的 反射表面的清洁操作是困难的。此外，特别是在聚光体由金属反射镜构成的情况下，如果如 调色剂等成分附着到聚光体上，则难以通过清洁操作将调色剂去除。然而，在本示例性实施 例中，由于如上所述反射表面被玻璃板覆盖，所以容易清洁从而可以容易地去除附着到玻 璃板上的粉尘。接下来，将描述激光33对转印有调色剂图像的连续纸张P执行的操作。转印到连续纸张P上的调色剂图像具有成混合形式的高浓度部分和低浓度部分。 在高浓度部分中，调色剂颗粒以紧密聚集的方式附着到连续纸张P上。相反，在低浓度部分 中，调色剂颗粒以分散的方式附着到连续纸张P上。附着在低浓度部分的分散调色剂颗粒 包括相互聚积的多颗调色剂颗粒组；以及以孤立的方式附着的单颗调色剂颗粒(在本文 中也称为“孤立调色剂颗粒”)。此外，在图像模糊(在显影操作期间调色剂附着到调色剂 本来不应该附着至的非图像区域的现象)的情况下，产生大量孤立调色剂颗粒。如图4A所示，在高浓度部分，从激光发生器32照射的激光33的大部分照射到调 色剂颗粒T上，从而仅产生低强度的反射和散射的光。这样，激光发生器32输出的照射能 量被调节从而调色剂颗粒T在该状态下吸收激光33的照射能量而将调色剂颗粒T加热至 适于定影的温度。相反，在低浓度部分中，所附着的调色剂聚集的紧密程度低。因此，如图4B所示， 当激光33照射到位于激光33的首次照射位置的调色剂颗粒T上时，激光33同时照射到调 色剂颗粒T的周围上，然后被反射而产生散射光33b。此外，一部分光透过连续纸张P并在 背面产生散射光33c。此时，直接照射到调色剂颗粒T上的激光33的照射能量与照射到高 浓度部分的调色剂颗粒上的照射能量几乎不存在差异。然而，与以紧密聚集的方式形成的 高浓度部分中的调色剂颗粒不同，低浓度部分中的调色剂颗粒与外部空气的接触表面积更 大，因此散热速率更高，并在一些情况下出现加热不充分的现象。因此，会频繁地出现定影 不良的情况。特别是在基于单个颗粒以孤立的方式附着的孤立调色剂颗粒中，会频繁地出 现由于加热不充分而造成的定影不良的情况。因此，低浓度部分中的调色剂颗粒以及孤立调色剂颗粒具有出现如下情况的可能 性即，调色剂颗粒未被激光的照射能量充分加热从而使调色剂颗粒停留在未定影状态下。未定影状态下的调色剂颗粒可能会附着到排纸辊39等上从而会将粉尘引到打印纸张上或 引入到图像形成装置内部。另一方面，考虑到低浓度部分中照射能量的损失，如果将激光的输出设定得更高， 则高浓度部分中的调色剂颗粒将被过度加热。这会在高浓度部分中造成图像缺陷或增加调 色剂树脂的飞散。考虑到这些情况，在根据本示例性实施例的激光定影装置中，调节激光33的照射 能量从而将高浓度部分适当地定影。此外，聚光体35和背面侧聚光体36布置在正被传送 的连续纸张P的前表面和背面。因此，在高浓度部分适当地执行定影处理。此外，在低浓度 部分，将散射光33b或者可选地将光33c会聚到激光33的首次照射位置33a处或首次照射 位置附近从而为低浓度部分中的调色剂颗粒或者为孤立的调色剂颗粒增加照射能量，其中 散射光33b是由激光33在首次照射位置33a处照射到连续纸张P上并由连续纸张P反射 所产生的光，光33c是透射并散射至连续纸张P的背面的光。也就是说，在存在低浓度部分或孤立调色剂颗粒的区域，产生较高强度的反射光 33b和透射光33c。因此，将该光成分会聚到首次照射位置33a或首次照射位置附近以照射 到调色剂颗粒T上。此时，照射到连续纸张上的调色剂颗粒附近的光会产生散射光，该散射 光被聚光体35或背面侧聚光体36会聚，然后被重复地照射到调色剂颗粒上。这增加了照 射到调色剂颗粒上的照射能量，从而能将低浓度部分的调色剂和孤立调色剂颗粒良好地定 影。相反，高浓度部分对激光33具有高吸收率。因此，在首次照射位置33a处仅产生 低强度的反射光33b和透射光33c。相应地，经由聚光体35或背面侧聚光体36反射然后返 回至首次照射位置33a的光的强度是低的。因此，高浓度部分被过度加热仅仅存在较低的 可能性。通常，在通过附着调色剂而形成的图像中，混有高浓度部分和低浓度部分。另外， 在激光定影装置31中，激光照射的区域在连续纸张P的移动方向上狭窄到为约1mm。另外， 当激光照射的区域具有高浓度时，仅产生低强度的反射光从而再照射能量也是低的。相反， 当激光照射的区域具有低浓度时，产生强度增大的被连续纸张P反射的散射光以及强度增 大的经由连续纸张P透射的散射光。这使得首次照射位置的再照射能量增加。这样，在高 浓度部分和低浓度部分均可以实现良好的定影处理。在上述示例性实施例中，激光的束宽为大约1mm。然而，可以改变该束宽。接下来，描述上述示例性实施例中的聚光体35与采用现有技术的闪光灯的定影 装置中的反射镜之间的差异.如图13A和13B所示，在采用现有技术的闪光灯的定影装置100中，闪光灯101布 置在正被传送的记录介质P的宽度方向上。然后，用作反射器的反射镜102设置成覆盖闪 光灯101的背面和侧面。如图13A所示，反射镜102反射闪光灯100的向所有方向发射的 光(尤其是向背面和侧面发射的光)从而将光均勻地照射到整个记录介质P上。此时，经由 反射镜102反射的光分布并照射到记录介质P的与闪光灯101相对的较宽区域上。此外， 如图13B所示，反射镜102还具有如下功能再次反射照射到记录介质上并由记录介质反射 的光从而将光照射到记录介质上。然而，反射镜102以发散的方式完整地对具有各种入射 角的光进行反射，而不能将光会聚到特定区域。这样，能大致均勻地向记录介质P的与闪光灯101相对的整个区域供应照射能量。因此，即使当在记录介质P中混合有高浓度部分和 低浓度部分时，也能够大致均勻地供应照射能量而与图像浓度无关。相反，在根据本示例性实施例的激光定影装置31中，激光33照射到首次照射位置 33a的有限区域中。于是，经由记录介质反射的光会聚并照射到首次照射位置上。特别是当 首次照射位置处的图像浓度低时，被记录介质反射的光的强度高。这样，与采用闪光灯的定 影装置中的反射镜相比出于不同的目的来安装聚光器35和背面聚光器36，并且聚光器35 和背面聚光器36具有完全不同的功能。接下来，参考图5描述根据本发明第二示例性实施例的激光定影装置。与第一示例性实施例相类似，激光定影装置41具有激光发生器42，其用于将激 光43照射到移动的连续纸张P上；以及聚光体45，其将激光43经连续纸张P反射所产生 的散射光43b重新照射到连续纸张P上。此时，用于覆盖聚光体45的反射表面45a的透光 体由圆筒面玻璃片46构成，该圆筒面玻璃片由形成为圆筒面形状的玻璃薄片构成。此处，激光发生器42和聚光体45与第一示例性实施例中的激光发生器和聚光体 类似，因此省略其描述。圆筒面玻璃片46在周向上具有大致均一的厚度，并且紧密地沿着聚光体45的反 射表面45b的曲面进行布置。圆筒面玻璃片46的中心轴线与聚光体45的中心轴线大致重 合。然后，激光43进入聚光体45的狭缝45a，然后透过圆筒面玻璃片46，再照射到连续纸 张P上。这样，激光照射到连续纸张的首次照射位置43a上，然后经反射的散射光大致垂直 地进入圆筒面玻璃片46。当散射光43b进入圆筒面玻璃片46然后透过该圆筒面玻璃片46时，一部分入射 光被空气与玻璃之间的界面以及玻璃与空气之间的界面反射。然而，如上所述，散射光43b 几乎以直角进入圆筒面玻璃片46。这使界面的反射率降低，从而降低了由界面反射和耗散 的耗散照射能量。下面，描述耗散能量如上所述地降低的原因。如图3所示，在平坦玻璃片37用作覆盖聚光体的反射表面的透光体的情况下，照 射到连续纸张P上并由连续纸张P反射的散射光33b因如下过程被耗散。也就是说，如图 7A所示，入射到玻璃板37上的光透过玻璃板，但是该光的一部分被空气与玻璃之间的界面 反射。此外，在玻璃板的内侧与空气之间的界面上也类似地反射一部分光。此外，反射光在 透过玻璃板37到达聚光体35然后被反射并返回到首次照射位置33a时会再次通过玻璃板 37。此时，该光的一部分类似地被反射。如图7A中的附图标记a和b所示，如上所述由玻 璃板37反射的光被耗散，从而几乎不能帮助加热连续纸张P上的调色剂。特别是在首次照 射位置33a处产生的散射光之中，具有大散射角α工的各个成分在入射到玻璃板37上时也 具有大入射角 ^。此外，当透射光经由聚光体35反射然后重新进入玻璃板37时，该光具 有大入射角Y。入射到玻璃板37上的较大入射角使得玻璃与空气之间的界面的反射率较 高，从而使得光的耗散能量较高。图6是示出在玻璃和空气之间的界面上光的入射角与反射率之间的关系的曲线 图。在入射角为0度时，即在光以直角入射到玻璃和空气之间的界面上的情况下，界 面的反射率为约4%。然后，当入射角增加至30度以上时，反射率逐渐增大。当入射角超过60度时，反射率急剧升高。在玻璃表面上涂覆抗反射膜(AR涂层)等具有降低入射角较小 时的反射率的效果。然而，即使在该情况下，反射率也会在入射角较大时急剧增大，这与不 采用抗反射膜的情况相同。在由照射激光33在首次照射位置33a处的散射所产生的光的具有大散射角α 1 的部分中，被玻璃板37反射和耗散的能量增大。相反，如图7Β所示，在将圆筒面玻璃片46 用作覆盖聚光体45的反射表面的透光体的情况下，朝向聚光体45的反射表面传播的几乎 全部散射光以大致直角进入圆筒面玻璃片46。这使圆筒面玻璃片46的反射率降低，从而使 得被聚光体45反射然后重新照射到首次照射位置的能量增加。此外，甚至由圆筒面玻璃片 46反射的光也重新进入首次照射位置，这减少了耗散能量。接下来，描述在反射表面被平坦玻璃板37或圆筒面玻璃片46覆盖的情况下激光 的照射能量的利用效率。图8是示出通过在聚光体的反射表面被平坦玻璃板37或圆筒面玻璃片46覆盖的 情况下对照射到首次照射位置的激光进行模拟而获得的激光的再利用效率的计算结果的 示意图。在采用无涂层玻璃板或AR涂层玻璃板作为平坦玻璃板的情况下以及在采用无涂 层的圆筒面玻璃片的情况下对各种图像浓度值进行这些计算。此处，AR涂层玻璃板是通过 用厚度为147nm的MgF2覆盖玻璃板的两个表面来制造的。激光的波长为810nm。如图8所示，在图像浓度(区域覆盖率)为100%的高浓度部分中，在无涂层玻璃 板、AR涂层玻璃板和圆筒面玻璃片中没有发现调色剂颗粒的照射能量出现显著改变。此外， 没有使照射能量显著增加，而这在将光经由聚光体会聚到首次照射位置时是期望发生的。另一方面，在图像浓度为10%的低浓度部分中，激光照射到位于首次照射位置的 调色剂颗粒上，并且同时，照射到连续纸张上并由连续纸张反射的光被聚光体反射然后照 射到调色剂颗粒上。因此，照射到调色剂颗粒上的能量在无涂层玻璃板的情况下增加到约 200%，在AR涂层玻璃板的情况下增加到约225%，并且在圆筒面玻璃片的情况下增加到约 280%。这说明在使用圆筒面玻璃片46时，对在首次照射位置处反射并散射的光实现了高 利用效率，从而增加了照射到低浓度部分中的调色剂上的能量。接下来，参考图9描述根据本发明第三示例性实施例的激光定影装置。与第一示例性实施例类似，该激光定影装置51的主要部分由如下部件构成激光 发生器52，其用于将激光53照射到移动的连续纸张P上；聚光体55，其用于将激光53经连 续纸张P反射所产生的散射光53b再次照射到连续纸张P上；以及曲面玻璃片56，其用作 覆盖聚光体55的反射表面55a的透光体。此处，激光发生器52和聚光体55与第一示例性实施例中的激光发生器和聚光体 类似，因此省略其描述。曲面玻璃片56由如下的玻璃片形成，该玻璃片具有向聚光体55侧突出的曲面并 且在周向上具有大致均一的厚度。于是，将曲面玻璃片56的周向的两个边缘56a支撑在聚 光体55的周向的边缘55b上，从而使曲面玻璃片56覆盖反射表面55a。此外，激光发生器 52发射的激光53经由形成为开口形状的狭缝55c进入聚光体55，然后透过曲面玻璃片56 并随后照射到连续纸张P上。因此，曲面玻璃片56的曲面朝向聚光体55侧突出。从而，在连续纸张P的首次照射位置53a处发生散射的光53b即使处于散射角α 2较大的范围内，也相对于曲面玻璃片 56具有小入射角β2。这减小了散射光的反射率。因此，与布置平坦玻璃板37的情况相比激光53的照射能量的损耗减小。接下来，参考图10描述根据本发明的第四示例性实施例的激光定影装置。与第一示例性实施例类似，该激光定影装置61具有激光发生器62，该激光发生器 用于将激光63照射到移动的连续纸张P上。而且，一体地形成聚光体65和玻璃部件66， 该聚光体65用于将激光63经连续纸张P反射所产生的散射光63b再次照射到连续纸张P 上，玻璃部件66用于覆盖该聚光体65。此处，激光发生器62与第一示例性实施例中的激光发生器类似。玻璃部件66由面向连续纸张P的表面具有凹形圆筒面形状的厚度均一部件构成。 此外，玻璃部件66被支撑为其圆筒面的中心轴线的位置位于首次照射位置63a处，激光63 照射到连续纸张P上的该位置。聚光体65由薄金属膜构成，该薄金属膜形成为与玻璃部件66的外周表面紧密接 触，即，与面向连续纸张P的表面侧所背对的表面紧密接触。此外，聚光体65形成在除了与 激光发生器62发射的激光63的光路对应的区域65a之外的区域。因此，激光63进入没有 设置聚光体65的激光入射区域65a，然后透过玻璃部件66并接着照射到连续纸张P上。薄金属膜构成的聚光体65可以通过例如将诸如铝等金属气相沉积来制造。可选 地，可以采用其他公知的制造方法。在上述利用聚光体65的激光定影装置61中，激光63照射到首次照射位置63a上。然后，被反射的散射光63b透过玻璃部件66，然后经由形成为与外周表面紧密接触的聚光 体65发生反射。由于散射光63b被玻璃部件66的形成为圆筒面形状的外周表面如此反射， 所以散射光63b通过玻璃部件66与空气之间的界面的次数减少。此外，散射光63b入射到 玻璃部件66和反射表面上的入射角可以为约0°。这减少了散射光63b的照射能量的损耗。此外，由于聚光体65与玻璃部件66 —体地制成，所以制造过程变得容易。接下来，参考图11描述根据本发明的第五示例性实施例的激光定影装置。该激光定影装置71的主要部分由如下部件构成激光发生器72，其用于发射激光 73 ；聚光体75，其用于将激光73所产生的散射光73b再次照射到连续纸张P上，其中激光 73由激光发生器72发射然后照射到连续纸张P的首次照射位置73a上并由连续纸张P反 射；以及圆筒面玻璃片76，其用作覆盖聚光体75的反射表面的透光体。与如图2、图3、图5、图9和图10所示的各个激光定影装置中情况类似，多个激光 发生器62布置在连续纸张P的宽度方向上。这样，激光照射到在正被传送的连续纸张P上 形成有图像的区域的整个宽度上。然后，在激光定影装置71中，这些激光发生器72沿着相 对于连续纸张P的表面倾斜的方向照射激光73。也就是说，激光发生器72被支撑在沿着连 续纸张的移动方向向后倾斜的位置上，并且经由设置在聚光体75中的狭缝75a将激光从该 位置照射到连续纸张P上。与如图5所示的装置中情况类似，聚光体75和圆筒面玻璃片76布置成各个圆筒 面的中心轴线位于激光的首次照射位置73a处或首次照射位置附近。此外，与激光发生器 72所发射的激光的光路对应地，设置在聚光体75中的狭缝75a相对于聚光体75的周向的 中心位置位于后侧。
在本示例性实施例中，激光发生器72支撑在如下位置上该位置相对于几乎垂直 于连续纸张P的位置沿着连续纸张的移动方向向后倾斜约30°。一般而言，当所照射的激光73在首次照射位置73a被反射和散射时产生的光73b 具有如图11所示的角度分布。也就是说，在被正反射的光73c的方向上，即在反射角B等 于入射角A的方向上获得最大的强度。在本示例性实施例中，激光73沿着相对于连续纸张 P倾斜的方向照射。因此，用于将激光73引入聚光体75中的狭缝75a不位于反射光具有最 大强度的正反射方向上。因此，与采用在正反射方向上具有聚光体的装置相比，减少了耗散 到聚光体75之外的散射光从而抑制了照射能量的损耗。此处，在本示例性实施例中，圆筒面玻璃片76沿着聚光体75的表面布置在靠近该 表面的位置上。作为替代，与如图10所示的装置类似，可以在圆筒面玻璃片76的外周表面 上形成薄金属膜从而用作聚光体。作为另一种选择，与如图9所示的装置类似，可以使用具 有除圆筒面之外的其它曲面的曲面玻璃片作为覆盖反射表面的透光体。在上述示例性实施例之中，在第一示例性实施例中，布置了透光体37b来覆盖背 面侧聚光体36及其反射表面。类似地，在其它示例性实施例中，也可以布置圆筒面玻璃片 或曲面玻璃片作为用于保护背面侧聚光体及其反射表面的透光体。这样，透过连续纸张的 激光的照射能量能会聚到连续纸张的后表面上，这提高了照射能量的利用效率。此外，在上述示例性实施例中，使用连续纸张作为形成有图像的记录介质。作为替 代，可以采用并逐页传送已经根据常用标准切割成一定尺寸的记录纸张。可以使用传送带 作为经切割的记录介质的传送装置。然后，可以在传送带的传送过程中将激光照射到记录 介质上。在如上所述地使用传送带的情况下，可以不使用位于记录介质背面的背面侧聚光 体。然后，利用设置在激光的照射侧的聚光体仅仅将被记录介质反射的光会聚到首次照射 位置上。另一方面，在上述示例性实施例中，在聚光体或背面侧聚光体吸收散射光从而变 热的情况下，可以在聚光体或背面侧聚光体中设置用于抑制该变热的冷却装置(未示出)。例如，如图12所示，冷却装置可以是设置在聚光体85的后表面上的散热器87。作 为另一种选择，可以使用冷却风扇(未示出)将气流送至聚光体的后表面上。此外，可以使 用上述两种冷却手段。散热器87设置成与聚光体85的外表面紧密接触，并且可以是由诸如铜和铝等热 导率高的金属制成的薄叶片状体。多个薄叶片状体以固定的间隔沿着聚光体85的轴向方 向和宽度方向布置。具有该构造的散热器87促进了散热过程。所采用的冷却装置可以是除了上述散热器和冷却风扇之外的装置。出于解释和说明的目的提供了本发明的示例性实施例的前述说明。其本意并不是 穷举或将本发明限制为所公开的确切形式。显然，对于本技术领域的技术人员可以进行许 多修改和变型。选择和说明该示例性实施例是为了更好地解释本发明的原理及其实际应 用，因此使得本技术领域的其他技术人员能够理解本发明所适用的各种实施例并预见到适 合于特定应用的各种修改。目的在于通过所附权利要求及其等同内容限定本发明的范围。
权利要求
1.一种激光定影装置，包括激光发生器，其产生要照射到记录介质上的激光；以及第一聚光体，其对在所述激光的照射位置处反射的光进行反射和会聚，从而使反射光 重新到达所述照射位置或所述照射位置附近，其中，所述第一聚光体具有凹形圆筒面并且布置成使所述圆筒面的中心轴线的位置位于所 述激光的所述照射位置处或所述照射位置附近， 并且所述第一聚光体的反射表面由透光体覆盖。
2.根据权利要求1所述的激光定影装置，还包括第二聚光体，其对从所述激光发生器照射并透过所述记录介质的光进行反射和会聚， 从而使透射光照射到所述照射位置的背面或所述照射位置附近的背面，其中，所述第二聚光体具有凹形圆筒面并且布置成使所述圆筒面的中心轴线的位置位于所 述激光的所述照射位置处或所述照射位置附近， 并且所述第二聚光体的反射表面由透光体覆盖。
3.根据权利要求1或2所述的激光定影装置，其中，所述激光经由所述聚光体中的开口照射到所述记录介质上。
4.根据权利要求1或2所述的激光定影装置，其中，所述透光体具有向所述第一聚光体的中心侧和/或所述第二聚光体的中心侧突出的曲面。
5.根据权利要求1或2所述的激光定影装置，其中，所述透光体由具有圆筒面形状的片材构成，所述圆筒面形状的中心轴线与所述第一聚 光体的中心轴线和/或所述第二聚光体的中心轴线大致重合。
6.根据权利要求1或2所述的激光定影装置，其中，所述第一聚光体和/或所述第二聚光体形成为与所述透光体的外表面紧密接触。
7.根据权利要求3所述的激光定影装置，其中，所述第一聚光体形成为与所述透光体的外表面紧密接触， 并且所述透光体覆盖所述开口。
8.根据权利要求1或2所述的激光定影装置，其中，所述激光从沿着所述第一聚光体的周向倾斜的位置照射到所述记录介质上。
9.根据权利要求1或2所述的激光定影装置，还包括 对所述第一聚光体和/或所述第二聚光体进行冷却的冷却装置。
10.一种图像形成装置，包括图像载体，在其上利用静电带电电位的差形成有静电潜像；显影单元，其将图像形成材料转移到形成于所述图像载体上的静电潜像上以形成可见 图像；转印单元，其将所述图像直接转印到记录介质上，或执行将所述图像转印到转印体上 的一次转印以及将所述图像转印到记录介质上的二次转印；以及根据权利要求1或2所述的激光定影装置，其将转印到所述记录介质上的可见图像的 图像形成材料定影。
全文摘要
本发明公开一种激光定影装置和图像形成装置。该激光定影装置包括激光发生器，其产生要照射到记录介质上的激光；以及第一聚光体，其对在激光的照射位置处反射的光进行反射和会聚，从而使反射光重新到达照射位置或照射位置附近。第一聚光体具有凹形圆筒面并且布置成使圆筒面的中心轴线的位置位于激光的照射位置处或照射位置附近，并且第一聚光体的反射表面由透光体覆盖。
文档编号B41J2/455GK101995797SQ2010101383
公开日2011年3月30日 申请日期2010年3月22日 优先权日2009年8月20日
发明者古木真, 小寺哲郎, 松原崇史, 江草尚之, 渡边美穗 申请人:富士施乐株式会社