定影装置及图像形成装置的制作方法

本发明涉及一种使调色剂图像定影在记录介质上的定影装置以及具有该定影装置的图像形成装置。

背景技术：

现有技术中，复印机及打印机等电子照相方式的图像形成装置具有使调色剂图像定影在纸张等记录介质上的定影装置。

例如，有一种定影装置，其具有定影部件、加压部件和加热器，其中，加压部件与定影部件压力接触，形成定影夹持部；加热器设置于定影部件内部。另外，该定影装置中，定影部件的内表面上涂覆有吸热涂层。

作为上述的吸热涂层，有时会使用含有甲基硅的有机材料来形成。这样，在使用含有甲基硅的有机材料时，能够抑制苯的产生量，但是，会产生被称为低分子硅氧烷的挥发性硅树脂成分。低分子硅氧烷在环境保护标准中，有时被指定为VOC(挥发性有机化合物)，其被认为是产生UFP(超微粒子)的原因。因此，使低分子硅氧烷的产生量较少为好，但是，上述现有技术中，难以充分抑制低分子硅氧烷的产生。

技术实现要素：

本发明的目的在于，通过抑制涂覆在定影部件的内表面上的涂层产生低分子硅氧烷，来降低VOC及UFP的产生量。

本发明的一个实施方式所涉及的定影装置具有定影部件、加压部件和加热器。所述加压部件与所述定影部件压力接触，形成定影夹持部。所述加热器设置于所述定影部件内部。所述定影部件的内表面上涂覆有具有耐热性的涂层，所述涂层用于将所述加热器发出的光转换为热量，所述涂料由无机材料形成。

本发明的一个实施方式所涉及的图像形成装置具有上述定影装置。

附图说明

图1是大致地表示本发明的一个实施方式所涉及的打印机的图。

图2是本发明的一个实施方式所涉及的定影装置的剖视图。

图3是本发明的其他不同的实施方式所涉及的定影装置的剖视图。

图4是本发明的其他不同的实施方式所涉及的定影装置的剖视图。

图5是实验装置的立体图。

图6是表示涂料的烧结温度与VOC的产生量之间的关系的图。

图7是表示涂料的烧结温度与UFP的产生量之间的关系的图。

具体实施方式

首先，参照图1，对电子照相方式的打印机1(图像形成装置)的整体结构进行说明。下面，以图1中纸面近身侧为打印机1的前侧。各图中标出的箭头L、R、U、Lo分别表示打印机1的左侧、右侧、上侧、下侧。

打印机1具有箱体状的打印机主体2，打印机主体2的下部收装有用于盛放纸张(记录介质)的供纸盒3，打印机主体2的上表面上设有出纸盘4。打印机主体2的上表面上，于出纸盘4的侧方安装有能够开闭的上盖5，上盖5的下方收装有调色剂盒6。

在打印机主体2的上部，于出纸盘4的下方配置有由激光扫描单元(LSU)构成的曝光器7，曝光器7的下方设有图像形成部8。图像形成部8中，设有作为图像载体的感光鼓10，该感光鼓10能够转动，在感光鼓10的周围，沿着感光鼓10的转动方向(参照图1中箭头X)依次设有充电器11、显影器12、转印辊13和清洁装置14。

在打印机主体2的内部设有纸张的传送路径15。在传送路径15的上游端部设有供纸部16，在传送路径15的中游部设有由感光鼓10和转印辊13构成的转印部17，在传送路径15的下游部设有定影装置18，在传送路径15的下游端部设有出纸部20。传送路径15的下方，形成有双面打印用的翻转路径21。

下面，对采用上述结构的打印机1的图像形成动作进行说明。

打印机1接通电源后，各种参数被初始化，定影装置18的温度设定等初始设定被执行。之后，由与打印机1相连接的计算机等输入图像数据，发出开始印刷的指示后，如下这样执行图像形成动作。

首先，由充电器11使感光鼓10的表面带电，之后，利用来自曝光装置7的激光(参照图1中双点划线p)，对感光鼓10的表面进行对应于图像数据的曝光，在感光鼓10的表面形成静电潜像。然后，显影器12利用调色剂，使该静电潜像显影为调色剂图像。

另外，与上述图像形成动作同步，由供纸部16从供纸盒3取出的纸张被传送到转印部17，在转印部17中感光鼓10上的调色剂图像被转印到该纸张上。转印有调色剂图像的纸张被传送至传送路径15的下游侧，进入定影装置18，在该定影装置18中调色剂图像被定影在该纸张上。定影有调色剂图像的纸张从出纸口20排出到出纸盘4上。另外，残留在感光鼓10上的调色剂由清洁装置14回收。

接下来，参照图2，对定影装置18进行详细说明。图2中的箭头Y表示纸张的传送方向。

定影装置18主要具有定影框22、定影辊23(定影部件)、加压辊24(加压部件)和卤素灯25(加热器)，其中，定影辊23收装于定影框22内的上部，加压辊24收装于定影框22内的下部，卤素灯23设置于定影辊23内部。

定影框22呈箱体状。定影框22的左端部的中央设有导入开口部27，定影框22的右端部的中央设有导出开口部28。而且，通过导入开口部27导入定影框22内的纸张通过导出开口部28被排出到定影框22外。

定影辊23呈在前后方向(图2中纸面里侧)上较长的圆筒状。定影辊23支承在定影框22上且能够转动。

定影辊23例如具有基材层31、弹性层32和离型层33，其中，基材层31呈圆筒状，由铝或铁等金属形成；弹性层32由硅橡胶等形成，沿着基材层31的圆周方向设在基材层31的外周面上；离型层33由PFA(Per Fluoro Alkoxy)等氟树脂形成，覆盖弹性层32。另外，在其他不同的实施方式中，定影辊23也可以不具有弹性层23。

定影辊23的基材层31的内表面23a(下面称为“定影辊23的内表面23a”)上涂覆有耐热的涂层34。形成涂层34的涂料是不使用甲苯等有机溶剂作为分散介质而是使用蒸馏水作为分散介质，并使用无机材料作为着色剂的水性涂料。在此，无机材料是指，由硅土、炭黑及金属等无机元素构成的材料。例如，形成涂层34的涂料由如下材料混合制成：硅土，其粒径为5nm～100nm，所占重量比例为20％；蒸馏水，其所占重量比例为25％；着色颜料，其由Mn氧化物及黑色颜料构成，所占重量比例为35％；填料(体质颜料)，其为矾土、膨润土、云母、白云母、金云母或霞石等，所占重量比例为20％。即，形成涂层34的涂料仅由硅土、蒸馏水、着色颜料及填料构成。另外，着色颜料所占重量比例在形成涂层34的涂料的所有成分中最大，蒸馏水所占重量比例在形成涂层34的涂料的所有成分中第2大，硅土所占重量比例及填料所占重量比例在形成涂层34的涂料的所有成分中最小。涂层34为单层结构。

在定影辊23的内表面23a上涂覆形成涂层34的涂料之后，以规定的烧结温度T进行烧结。若烧结温度T小于200℃，则涂层34有可能会出现不平整的情况，若烧结温度T超过500℃，则定影辊23可能会发生变形。因此，为了抑制定影辊23的变形，并且能够在定影辊23的内表面23a上平整均匀地涂覆形成涂层34的涂料，烧结温度T的优选为，200℃≤T≤500℃。

加压辊24呈在前后方向(图2中纸面里侧方向)上较长的圆筒状。加压辊24支承在定影框22上且能够转动。定影辊24被施力部件(未图示)施力，而与定影辊23压力接触，从而在定影辊23与加压辊24之间形成定影夹持部N。

加压辊24例如具有基材层41、弹性层42和离型层43，其中，基材层41呈圆筒状，由铝或铁等金属形成；弹性层42由硅橡胶等形成，沿着基材层41的圆周方向设在基材层41的外周面上；离型层43由PFA(Per Fluoro Alkoxy)等氟树脂形成，覆盖弹性层42。

卤素灯25收装在定影辊23的内部空间的中央部，贯通定影辊23。

在采用上述结构的定影装置18中，使调色剂图像定影在纸张上时，由驱动源(未图示)驱动定影辊23转动(参照图2中箭头A)。如此使定影辊23转动时，与定影辊23压力接触的加压辊24随定影辊23的转动而转动(参照图2中箭头B)。

另外，使调色剂图像定影在纸张上时，使卤素灯25亮灯。如此使卤素灯25亮灯时，卤素灯25会射出光(参照图2中箭头C)。该卤素灯25射出的光，通过定影辊23的内表面23a上涂覆的涂层34被转换为热量，该热量被定影辊23吸收。由此，能够由卤素灯25对定影辊23进行加热。在该状态下，形成有未被定影的调色剂图像的纸张通过定影夹持部N时，调色剂图像和纸张被加热并加压，使调色剂图像定影在纸张上。

本实施方式中，如上所述，采用由一对辊子(定影辊23和加压辊24)形成定影夹持部N的“热辊定影方式”。电子照相方式的图像形成装置中，彩色打印机、黑白打印机一般均采用该热辊定影方式。

另外，本实施方式中，定影辊23的内表面23a上涂覆有涂层34，形成该涂层34的涂料由无机材料形成。通过采用该结构，与形成涂层34的涂料由含有硅类的有机材料形成的情况相比，能够抑制由涂层34产生低分子硅氧烷，降低VOC(挥发性有机化合物)及UFP(超微粒子)的产生量。因此，能够降低环境负载，并且，易于与环境保护标准相对应。

另外，由于涂层34具有耐热性，因而能够抑制涂层34由于受热而劣化。因此，能够抑制涂层34的光热转换性能的降低，从而能够提高定影辊23的加热效率。

此外，对于由包括基层和表层在内等的多层构成的涂层34，也可以采用仅表层由无机材料形成的结构。然而，采用这种结构时，需要在定影辊23的内表面23a上进行两次涂覆而形成涂层34，因而，随着涂层34的涂覆作业次数的增加，涂层34的材料费会变高。

因而，本实施方式中，涂层34为单层结构。通过采用这种结构，能够减少涂层34的涂覆作业次数，并且能够降低涂层34的材料费。

另外，本实施方式中的形成涂层34的涂料不含有有机溶剂。因此，无需设置排气装置或除臭装置，能够降低设备投资所需要的成本。

另外，形成涂层34的涂料是由使用蒸馏水作为分散介质，使用无机材料作为着色颜料的水性涂料，所以能够进一步降低环境负载。

另外，由于以卤素灯25为加热器，因而能够以较低成本得到期望的温度分布。

另外，由于以定影辊23为定影部件，因而能够抑制定影部件的变形。

本实施方式中，对以定影辊23为定影部件的情况进行了说明。另外，在其他不同的实施方式中，如图3所示，也可以以比定影辊23薄且具有可挠性的定影带70为定影部件。定影带70例如具有基材层71、弹性层72、和离型层73，其中，基材层71呈圆筒状，由镍或不锈钢等金属形成；弹性层72由硅橡胶等形成，沿着基材层71的圆周方向设在基材层71的外周面上；离型层73由PFA(Per Fluoro Alkoxy)等氟树脂形成，覆盖弹性层72。基材层71的内表面70a上涂覆有涂层34。另外，在其他不同的实施方式中，定影带70也可以不具有弹性层72。通过以这种定影带70为定影部件，能够使定影部件的比热容较小，从而能够缩短预热时间及节省能量。

本实施方式中，对在定影辊23的基材层31的内表面23a上直接涂覆涂层34的情况进行了说明。另外，在其他不同的实施方式中，定影辊23的基材层31由铝构成时，如图4所示，也可以通过在定影辊23的基材层31上实施氧化铝膜处理(almite)，以在定影辊23上形成阳极氧化皮膜层35，并在该阳极氧化皮膜层35上涂覆涂层34。采用这种结构，能够提高定影辊23与涂层34的亲和性。

本实施方式中，对形成涂层的涂料由硅土、蒸馏水、着色颜料及填料构成的情况进行了说明。在这种情况下，填料中含有矾土时，硅土及矾土可以为球形粒子的硅土及矾土。通过采用球形粒子的硅土及矾土，在涂覆成膜而形成涂层34时，能够利用硅土及矾土粒子进行细密填充，从而能够形成牢固的涂层。另外，矾土粒径的范围可以与硅土粒径的范围相同。

本实施方式中，对以卤素灯25为加热器的情况进行了说明。另外，在其他不同的实施方式中，也可以不以卤素灯而是以陶瓷加热器等为加热器。

本实施方式中，对在打印机1中适用本发明的结构的情况进行了说明，其实，在其他不同的实施方式中，也可以在复印机、传真机、多功能一体机等其他图像形成装置中适用本发明的结构。

<实验>

为了验证本发明的效果，使用本发明的实施例所涉及的涂料与比较例1、2所涉及的涂料，进行了实验。

(实验装置)

如图5所示，本实验所使用的实验装置50具有原管51、配置于原管51内部的卤素灯52、用于保持卤素灯52的保持部件53。

原管51由铝制成，长260mm，直径20mm，厚度1mm。

卤素灯52具有玻璃管55、收装在玻璃管55内的灯丝56、固定在玻璃管55的两端部上且由陶瓷制成的被保持部57。

保持部件53具有一对保持部58、连接各保持部58的下端部的连接壁59。各保持壁58的上端部设有V字形的槽部60，该槽部60上保持着卤素灯52的各被保持部57。另外，各保持壁58并非由有机物而是由SUS(日本JIS标准中不锈钢的代号)等金属形成。其理由在于，若各保持壁58由有机物构成，会由各保持壁58产生VOC及UFP，这会对实验结果产生很大影响。

(涂料)本发明的实施例所涉及的涂料由如下材料混合制成：硅土，其粒径为5nm～100nm，所占重量比例为20％；蒸馏水，其所占重量比例为25％；着色颜料，其由Mn氧化物及黑色颜料构成，所占重量比例为35％；填料，其为矾土、膨润土、云母、白云母、金云母或霞石等，所占重量比例为20％。该涂料由不含有有机化合物的无机材料形成。另外，该涂料是以水为分散介质的水性涂料。

比较例1所涉及的涂料由如下材料混合制成：甲基硅树脂，其所占重量比例为20％；甲苯，其所占重量比例为40％；着色颜料，其由Mn氧化物及黑色颜料构成，所占重量比例为15％；无机填料，其所占重量比例为25％。该涂料由含有作为有机化合物的甲基硅树脂的有机材料形成。

比较例2所涉及的涂料由如下材料混合制成：甲基苯基硅树脂，其所占重量比例为20％；甲苯，其所占重量比例为40％；着色颜料，其由Mn氧化物及黑色颜料构成，所占重量比例为15％；无机填料，其所占重量比例为25％。该涂料由含有作为有机化合物的甲基苯基硅树脂的有机材料形成。

(实验方法)在原管51的内表面上涂覆本发明的实施例及比较例1、2所涉及的涂料，涂覆厚度为30μm，之后以一定温度进行1小时的烧结。涂料的烧结温度分别为200℃、300℃、500℃三种情况。另外，若涂料的烧结温度超过500℃，则原管51可能会变形，因而，没有进行烧结温度超过500℃的实验。

涂料烧结后，将实验装置50配置于1m×1m×1m的实验箱内，使卤素灯52亮灯，并将温度调整到了200℃。之后，分别测定了10分钟内VOC的产生量[mg/h]和UFP的产生量[个]。VOC测定使用了气相色谱质量分析装置(Perkin Elmer公司制)。UFP测定使用了高能粒子分析装置(FMPS:Fast Mobility Particle Sizer)Mode13091(TSI公司制：美国尼苏达州圣保罗)。

(实验结果)图6、图7示出了本实验的实验结果。由图6、图7明确可知，与采用比较例1、2所涉及的涂料的情况相比，采用本发明的实施例所涉及的涂料时，VOC及UFP的产生量均减少。这是由于，通过使用无机材料形成涂料，抑制了低分子硅氧烷的产生量。另外，随着涂料的烧结温度的上升，VOC及UFP的产生量减少，这是由于，涂料的烧结温度的上升容易引发脱水缩合反应，而使涂层的密度变大。另外，对于本发明的实施例所涉及的涂层，只要烧结温度达到200℃以上，烧结的涂料就具有以上的效果，因而能够减少涂料烧结时所需要的能量。