定着用ナノ材料発熱体
【課題】ウォームアップ時間、エネルギー効率および加熱アドレス指定可能性の３つに関する問題に対応可能な定着サブシステムを提供する。
【解決手段】印刷装置１００は、カーボンナノチューブおよび金属ナノシェルにより構成されるグループから選択したそれぞれ複数のナノ材料から成る１つ以上の光誘起発熱体を備えた定着サブシステム１０１と、１つ以上の光誘起発熱体に隣接して配置され、それぞれ複数のナノ材料の吸収範囲で発光し、複数のナノ材料による光吸収によって定着サブシステムにおいて発熱するよう配置された１つ以上の発光源１５０とを備える。
【解決手段】印刷装置１００は、カーボンナノチューブおよび金属ナノシェルにより構成されるグループから選択したそれぞれ複数のナノ材料から成る１つ以上の光誘起発熱体を備えた定着サブシステム１０１と、１つ以上の光誘起発熱体に隣接して配置され、それぞれ複数のナノ材料の吸収範囲で発光し、複数のナノ材料による光吸収によって定着サブシステムにおいて発熱するよう配置された１つ以上の発光源１５０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷装置およびマーキング装置に関し、特に定着サブシステムおよびその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（ドライおよびダイレクト）マーキングにおける現在の定着システムは、エネルギー消費に関して非常に効率が悪い。例えば、典型的な定着ロールでは、熱量のわずか約１％がトナー画像を定着するために使用され、残りは用紙のウォーミングアップとロールの加熱およびスタンバイ時にただ浪費されている。また、加熱量が大きくなるとウォームアップ時間も非常に長くなり、大型の生産機器の場合は例えば約３０分に及ぶ場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６３４４２７２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／１７００９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／３６７０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、従来技術のこれらおよびその他の問題を解消するために、ウォームアップ時間、エネルギー効率および加熱アドレス指定可能性の３つに関する問題に対応可能な定着サブシステムを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
様々な実施形態による印刷装置を提供する。この印刷装置は、１つ以上の光誘起発熱体を有する定着サブシステムを備えてもよく、前記１つ以上の光誘起発熱体はそれぞれ複数のナノ材料から成り、前記複数のナノ材料はカーボンナノチューブおよび金属ナノシェルにより構成されたグループから選択してもよい。この印刷装置はまた、前記１つ以上の光誘起発熱体に隣接して配置され、それぞれ前記複数のナノ材料の吸収範囲で発光し、前記複数のナノ材料による光吸収によって定着サブシステムにおいて発熱するよう配置された１つ以上の発光源を備えてもよい。
【０００６】
様々な実施形態による画像形成方法を提供する。この方法は、媒体上にトナー画像を供給する工程と、カーボンナノチューブおよび金属ナノシェルにより構成されるグループから選択する複数のナノ材料による光吸収によって、１つ以上の光誘起発熱体において発熱を行う定着サブシステムを提供する工程を含んでもよい。この方法はまた、それぞれ前記複数のナノ材料の吸収範囲で発光する１つ以上の発光源を、前記１つ以上の光誘起発熱体に隣接して提供する工程を含んでもよい。この方法はさらに、前記定着サブシステムによって媒体を供給する工程と、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によってトナー画像を媒体に定着することにより、前記１つ以上の光誘起発熱体および前記媒体と接する定着サブシステムを前記複数のナノ材料による光吸収によって加熱する工程を含んでもよい。
【０００７】
また別の実施形態によるマーキング方法を提供する。このマーキング方法は、マーキングシステムにおいて媒体を供給する工程を含み、前記マーキングシステムは、カーボンナノチューブと金属ナノシェルにより構成されるグループから選択する複数のナノ材料による光吸収によって１つ以上の光誘起発熱体において発熱を行う定着サブシステムを備えてもよい。このマーキング方法はまた、それぞれ複数のナノ材料の吸収範囲において発光する１つ以上の発光源を、前記１つ以上の光誘起発熱体に隣接して提供する工程を含んでもよい。このマーキング方法はさらに、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によって前記媒体上に画像を転写、定着することにより、トナー画像に対応する前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムを加熱する工程と、フィニッシャに前記媒体を搬送する工程を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の様々な実施形態による例示の印刷装置を概略的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の様々な実施形態による図１の例示の定着部材を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の様々な実施形態による印刷装置の例示の定着サブシステムを概略的に示す図である。
【図４】図４は、本発明の様々な実施形態による印刷装置の別の例示の定着サブシステムを概略的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の様々な実施形態による例示の画像形成方法を示す図である。
【図６】図６は、本発明の様々な実施形態による例示のマーキング方法を示す図である。
【図７】図７は、本発明の様々な実施形態による印刷装置の例示の定着サブシステムを概略的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の様々な実施形態による印刷装置の別の例示の定着サブシステムを概略的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の様々な実施形態による印刷装置の別の例示の定着サブシステムを概略的に示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の様々な実施形態による図９の例示の定着部材を概略的に示す断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の様々な実施形態による金属ナノシェルを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は例示の印刷装置１００を概略的に示す図である。例示の印刷装置１００は、電子写真感光体１７２と、電子写真感光体１７２を一様に帯電させる充電ステーション１７４を備えてもよい。電子写真感光体１７２は、図１に示すドラム感光体またはベルト感光体（図示せず）であってもよい。例示の印刷装置１００はまた、原稿（図示せず）を発光源（図示せず）で露光して電子写真感光体１７２上に潜像を形成可能な作像ステーション１７６を備えてもよい。例示の印刷装置１００は、潜像を電子写真感光体１７２上で可視画像に変換する現像サブシステム１７８と、可視画像を媒体１２０上に転写する転写サブシステム１７９をさらに備えてもよい。印刷装置１００はまた、媒体１２０上の可視画像を定着する定着サブシステム１０１を備えてもよい。定着サブシステム１０１はまた、それぞれカーボンナノチューブと金属ナノシェルにより構成されるグループから選択した複数のナノ材料１０５を含む１つ以上の光誘起発熱体１０６を有してもよい。
【００１０】
様々な実施形態において、複数のナノ材料１０５は、複数の一層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）、複数の二層カーボンナノチューブ（ＤＷＮＴ）および複数の複層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）を１つ以上含んでもよい。いくつかの実施形態では、カーボンナノチューブは１つ以上の半導体カーボンナノチューブおよび金属カーボンナノチューブであってもよい。更に、カーボンナノチューブは異なる長さ、直径および／またはキラリティ(chiralities)を有してもよい。カーボンナノチューブの直径は約０．５ｎｍから２０ｎｍ、長さは約１００ｎｍから数ｍｍであってもよい。ある実施形態では、図９Ｂに示すように、複数のナノ材料１０５はそれぞれ金属ナノシェル４０５’を含んでもよい。金属ナノシェル４０５’は誘電体コア４９２と誘電体コア４９２上に配置された金属シェル４９１を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、金属シェル４９１の金属を金、銀および銅から成るグループから選択してもよい。他の実施形態では、誘電体コア４９２はシリカ、チタニアおよびアルミナから成るグループから選択してもよい。金属ナノシェル４０５’における誘電体コア４９１は、約３０ｎｍから約１５０ｎｍ、場合によっては約５０ｎｍから７０ｎｍの直径を有してもよく、金属シェル４９１の厚みは約５ｎｍから約２５ｎｍ、場合によっては約１０ｎｍから約１５ｎｍであってもよい。
【００１１】
再び図１を参照すると、例示の印刷装置１００はさらに、前記１つ以上の光誘起発熱体１０６に隣接して配置され、それぞれ前記複数のナノ材料１０５の吸収範囲で発光し、前記複数のナノ材料１０５による光吸収によって定着サブシステム１０１において発熱するよう配置された１つ以上の発光源１５０を備えてもよい。様々な実施形態において、前記１つ以上の光誘起発熱体１０６は、発光源１５０による露光によって約１００℃から約２００℃の範囲の温度に達すると共に、露光の中止により所望のより低い温度に急速に達することが可能であり、この所望の低い温度は、露光に際して１つ以上の光誘起発熱体１０６によって達成された温度より低い温度である。所望温度に到達して室温へ戻るのに要する時間は、例えば発光源、発光源の分光分布、発光源の強度およびプロセス速度のようないくつかの要因により異なる。
【００１２】
様々な実施形態では、発光源１５０は、ＵＶランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、レーザアレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイおよび有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）アレイの少なくとも１つを含んでもよい。発光源１５０は、紫外線から近赤外領域までの領域であればどのような範囲の光でも発することができる。ある実施形態では、発光源１５０はデジタル発光源であってもよく、前記レーザアレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイおよび有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）アレイの少なくとも１つの各光成分は、個々にアドレス指定可能である。ここで言う「光成分」とは、ＬＥＤアレイのＬＥＤ、ＯＬＥＤアレイのＯＬＥＤまたはレーザアレイのレーザーを意味する。ここで言う「個々にアドレス指定可能」とは、ＬＥＤアレイのＬＥＤのような各光成分が、その周囲のＬＥＤとは別個に識別、処理可能、具体的には各ＬＥＤを個別にオンオフ可能であり、各ＬＥＤの出力を個別に制御可能であることを意味する。しかしながらいくつかの実施形態では、例えばＬＥＤアレイのＬＥＤのような各光成分を個々にアドレス指定する代わりに、２つ以上のＬＥＤを含むＬＥＤグループを一括してアドレス指定する、つまりＬＥＤアレイのＬＥＤグループをグループごとにオンオフすることもできる。例えば、ある行間隔およびマージンを有するテキストを印刷する場合には、例えばＬＥＤアレイの中の、テキストに対応する１つ以上のＬＥＤなどの光成分を作動させることにより、１つ以上の光誘起発熱体のテキストに対応する部分は選択的に露光するが、テキストの行間やテキスト周辺部分のマージンに対応するＬＥＤは停止させることができる。従って、デジタル発光源を使用すると、前記１つ以上の光誘起発熱体はデジタル熱源でもよい。
【００１３】
印刷装置１００の定着サブシステム１０１は、定着部材１１０、加圧部材１１２、給油サブシステム（図示せず）およびクリーニングウェブ（図示せず）のうち１つ以上を備えてもよい。いくつかの実施形態では、図１、３および７において示すように、定着部材１１０は定着ロール１１０、３１０であってもよい。他の実施形態では、図４および８で示すように定着部材１１０は定着ベルト４１５であってもよい。様々な実施形態では、加圧部材１１２は図１、３、４および８に示すような加圧ロール１１２、３１２、４１２または加圧ベルト（図示せず）であってもよい。
【００１４】
図２は、例示の定着部材１１０、３１０、４１５を概略的に示す断面図である。例示の定着部材１１０は、基材１０２上に配置された整合層(conformance layer)１０４を有してもよい。いくつかの実施形態では、基材１０２は、例えばポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミドおよびポリアリールエーテルケトンのような高温プラスチック基材でもよい。他の実施形態では、基材１０２は例えば鋼やアルミニウムのような金属基板でもよい。ベルト構造を有する基材１０２の厚さは、約５０μｍから約１５０μｍであってもよく、場合によっては約６５μｍから約８５μｍでもよい。ロール構造を有する基材１０２の厚さは、約２ｍｍから約２０ｍｍであってもよく、場合によっては約５ｍｍから約１５ｍｍであってもよい。様々な実施形態では、整合層１０４はまた熱遮断層であってもよい。整合層１０４は例えばシリコンゴム、フルオロシリコンおよびフルオロエラストマーのように任意の適切な材料で構成することができる。例示の定着部材１１０はまた、整合層１０４上に配置された複数のナノ材料１０５を含む光誘起発熱体層(light induced heating element layer)１０６、および光誘起発熱体層１０６上に配置されたトナー離型層１０８を有してもよい。様々な実施形態において、光誘起発熱体層１０６は、複数の一層(single wall)カーボンナノチューブ、複数の二層(double wall)カーボンナノチューブおよび複数の複層カーボンナノチューブを１つ以上含んでもよい。いくつかの実施形態では、光誘起発熱体層１０６はカーボンナノチューブ織物(carbon nanotube textile)を含んでもよい。他の実施形態では、光誘起発熱体層１０６は塗布可能な光吸収カーボンナノチューブ溶媒層を含んでもよい。塗布可能な光吸収カーボンナノチューブ溶媒層は、界面活性剤またはＤＮＡまたは高分子材料によって安定化したカーボンナノチューブを水性分散またはアルコール分散することにより塗布可能であることは当業者により理解されるであろう。適切な方法であれば、どのような方法で塗布可能な光吸収カーボンナノチューブ溶媒層を整合層上に塗布してもよい。他のいくつかの実施形態では、光誘起発熱体層１０６は重合体中に分散した複数の金属ナノシェル４０５’を含み、この複数の金属ナノシェル４０５’はそれぞれ誘電体コア４９２と誘電体コア４９２上に配置された金属シェル４９１から成ってもよい。金属シェル４９１としては、例えば金、銀および銅などの適切な金属であればどのような金属を使用してもよい。誘電体コア４９２としては、例えばシリカ、チタニアおよびアルミナなどの適切な誘電材料であればどのような材料を使用してもよい。様々な実施形態では、光誘起発熱体層１０６の厚さは約０．１μｍから約１５０μｍであってもよく、場合によっては約４０μｍから約１００μｍであってもよい。
【００１５】
ある実施形態では、トナー離型層１０８は、例えばシリコン、フルオロシリコン、フッ素重合体およびフルオロエラストマーのような適切な材料であれなばどのような材料により構成してもよい。トナー離型層１０８の厚さは約１０μｍから約１００μｍであってもよく、場合によっては約２０μｍから約６０μｍであってもよい。トナー離型層１０８の透明性は、複数のナノ材料１０５の吸収範囲内で約１０％から約１００％であってもよく、約５０％から約１００％であってもよい。様々な実施形態では、１つ以上の任意の粘着層（図示せず）を基材１０２と整合層１０４間、整合層１０４と光誘起発熱体層１０６間、および光誘起発熱体層１０６とトナー離型層１０８間に使用して、確実に各層１０４、１０６、１０８間の適切な接合を実現して性能目標を達成することができる。様々な実施形態では、加圧部材１１２、３１２、４１２はまた、図２に示す例示の定着部材１１０、３１０、４１５の断面を有してもよい。
【００１６】
再び印刷装置１００について言及すると、印刷装置１００は図１に示す静電プリンタであってもよい。図３は、静電プリンタの例示の定着サブシステム３０１を概略的に示す。図３に示す例示の定着サブシステム３０１はロール構造を有し、定着ニップ３１１を形成するよう取り付けることができる回転可能な定着ロール３１０および加圧ロール３１２を備えてもよい。様々な実施形態では、１つ以上の定着ロール３１０および加圧ロール３１２は、複数のナノ材料１０５から成る１つ以上の光誘起発熱体３０６を有してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の光誘起発熱体３０６は、複数の一層カーボンナノチューブ、複数の二層カーボンナノチューブおよび複数の複層カーボンナノチューブを１つ以上含んでもよい。他の実施形態では、１つ以上の光誘起発熱体３０６は複数の金属ナノシェルを含んでもよい。１つ以上の光誘起発熱体３０６は整合層３０４上に配置され、整合層３０４は基材３０２上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、基材３０２は、例えばポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミドおよびポリアリールエーテルケトンのような高温プラスチック基材でもよい。他の実施形態では、基材３０２は例えば鋼やアルミニウムのような金属基板でもよい。図３に示すように、トナー離型層３０８は１つ以上の光誘起発熱体３０６上に配置することができる。様々な実施形態では、１つ以上の光誘起発熱体３０６を熱源として使用することができ、定着部材３１０および１１０と同様の構造で加圧ロール３１２内に配置することができる。例示の定着サブシステム３０１はまた、１つ以上の光誘起発熱体３０６に隣接して配置した１つ以上の発光源３５０を含んでもよい。図３は、１つの発光源３５０を含む例示の定着サブシステム３０１を示し、図７は、複数の発光源３５０を含む例示の定着サブシステム７０１を示す。未定着トナー像を載せる媒体３２０は、定着用の定着ニップ３１１を通して供給することができる。例示の定着サブシステム３０１はまた、定着部材３１０の表面に油を差して残留トナーの除去を容易にする注油サブシステム（図示せず）と、補助的な熱源を提供する外部加熱ロール（図示せず）と、クリーニングサブシステム（図示せず）を含んでもよい。様々な実施形態では、定着ロール３１０および／または加圧ロール３１２の１つ以上の光誘起発熱体３０６はデジタル熱源であってもよく、その場合発光源の各光成分はデジタル方式であり、個々にアドレス指定可能であるため、デジタル方式で熱を発生させることができる。
【００１７】
図４は、静電プリンタのベルト構造を有する例示の定着サブシステム４０１を概略的に示す。例示の定着サブシステム４０１は、定着ニップ４１１を形成するよう取り付けることができる定着ベルト４１５および回転可能な加圧ロール４１２を備えてもよい。様々な実施形態では、１つ以上の定着ベルト４１５および加圧ロール４１２は、図２に示すように複数のナノ材料１０５から成る１つ以上の光誘起発熱体２０６を有してもよい。例示の定着サブシステム４０１はまた、１つ以上の光誘起発熱体に隣接して配置された１つ以上の発光源４５０を含んでもよい。図４は１つの発光源４５０を含む例示の定着サブシステム４０１を示し、図８は複数の発光源４５０を含む例示の定着サブシステム８０１を示す。
【００１８】
図９は、定着ニップ４１１を形成するよう取り付けることができる定着ベルト４１５’および回転可能な加圧ロール４１２を含む別の例示の定着サブシステム９０１を示す。様々な実施形態では、図９Ａで示すように、１つ以上の定着ベルト４１５’および加圧ロール４１２は複数のナノ材料４０５’から成る１つ以上の光誘起発熱体４０６’で構成してもよい。定着サブシステム９０１はまた、図９に示すように複数の発光源４５０を備えてもよく、発光源は定着ベルト４１５’のどちらの面に対して取り付けてもよい。未定着トナー像を載せる媒体４２０は、定着用の定着ニップ４１１を通して供給することができる。図９Ａは、定着ベルト４１５’の断面図を概略的に示す。例示の定着ベルト４１５’は、基材４０２’上に配置された光誘起発熱体層４０６’を含んでもよく、光誘起発熱体層４０６’は重合体中に分散した複数の金属ナノシェル４０５’を含んでもよく、光誘起発熱体層４０６’はまた、トナー離型層として機能してもよい。金属ナノシェル４０５’は、フッ素重合体、シリコンおよびシロキサン、フルオロシリコン、ポリホスファゼン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート等、および重合体のブレンドなどの適切なフッ素重合体であればどのようなフッ素重合体中に分散していてもよい。基材４０２’は、例えばシリコン、シロキサン、フルオロシリコン、ポリホスファゼン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート等、およびこれら重合体のブレンドなど光誘起発熱体層４０６’を加熱するために発光源が使用する波長を透過させる適切な材料であればどのような材料であってもよい。
【００１９】
図５に示すように、様々な実施形態による画像形成方法５００を提供する。この方法５００は、工程５６１に示すように媒体上にトナー画像を供給する工程を含んでもよい。この方法５００はまた、複数のナノ材料による光吸収によって１つ以上の光誘起発熱体にて発熱を行う定着サブシステムを提供する工程５６２を含んでもよく、この工程では、ナノ材料をカーボンナノチューブと金属ナノシェルから成るグループから選択してもよく、金属ナノシェルは誘電体コアと誘電体コア上の金属シェルから構成してもよい。いくつかの実施形態では、定着サブシステムを提供する工程５６２は、ローラー構造を有する定着サブシステムを提供する工程を含んでもよい。他の実施形態では、定着サブシステムを提供する工程５６２は、ベルト構造を有する定着サブシステムを提供する工程を含んでもよい。他のいくつかの実施形態では、定着サブシステムを供給する工程５６２は、１つ以上の定着ロール、定着ベルト、加圧ロールおよび加圧ベルトを提供する工程を含んでもよい。この方法５００はまた、それぞれ複数のナノ材料の吸収範囲で発光する１つ以上の発光源を、１つ以上の光誘起発熱体に隣接して提供する工程５６３を含んでもよい。様々な実施形態では、１つ以上の発光源を提供する工程５６３は、ＵＶランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、レーザアレイ、ＬＥＤアレイおよび有機ＬＥＤアレイの少なくとも１つを提供する工程を含んでもよい。この方法５００はまた、定着サブシステムによって媒体を供給する工程５６４と、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によってトナー画像を媒体に定着することにより、１つ以上の光誘起発熱体および媒体と接する定着サブシステムを複数のナノ材料による光吸収によって加熱する工程５６５を含んでもよい。
【００２０】
様々な実施形態では、１つ以上の発光源を使用した１つ以上の光誘起発熱体の露光によってトナー画像を媒体上に定着することにより、前記１つ以上の光誘起発熱体および定着サブシステムを加熱する工程５６５は、前記１つ以上の光誘起発熱体の一部を選択的に露光して前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムのトナー画像に対応する部分を加熱する工程を含んでもよい。いくつかの実施形態では、工程５６５はさらに、前記１つ以上の光誘起発熱体の第１部分を第１強度を有する光で選択的に露光して、前記第１部分を第１温度に加熱する工程と、前記１つ以上の光誘起発熱体の第２の部分を第１強度と異なる強度を有する光で選択的に露光して、前記第２部分を第１温度とは異なる第２温度まで加熱する工程などを含んでもよい。前記１つ以上の光誘起発熱体の第１部分を第１温度まで加熱し、前記１つ以上の光誘起発熱体の第２部分を第２温度まで加熱することに関しては、例えばエネルギー効率の向上や画質の改善などの多数の理由が考えられることは当業者によって理解されるであろう。この方法５００はさらに、工程５６５に示すように媒体を定着サブシステムに供給してトナー画像を媒体上に定着する工程を含んでもよい。
【００２１】
様々な実施形態によれば、マーキングシステムにおいて媒体を供給する工程６８１を含むマーキング方法６００を提供する。このマーキングシステムは、複数のナノ材料による光吸収によって１つ以上の光誘起発熱体にて発熱を行う定着サブシステムを有し、このナノ材料はカーボンナノチューブと金属ナノシェルから成るグループから選択され、この金属ナノシェルは誘電体コアと誘電体コア上の金属シェルから構成される。このマーキング方法６００はまた、工程６８２のようにそれぞれ複数のナノ材料の吸収範囲において発光する１つ以上の発光源を、前記１つ以上の光誘起発熱体に隣接して提供する工程を含んでもよい。様々な実施形態では、１つ以上の発光源を提供する工程６８２は、ＵＶランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、レーザアレイ、ＬＥＤアレイおよび有機ＬＥＤアレイの少なくとも１つを提供する工程を含んでもよい。前記１つ以上の発光源の少なくとも１つは、デジタル発光源であってもよく、このデジタル発光源の各光成分は個々にアドレス指定可能であってもよい。デジタル発光源を使用すると、前記１つ以上の光誘起発熱体はデジタル熱源でもよい。このマーキング方法６００はさらに、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によって媒体上に画像を転写、定着することにより、トナー画像に対応する前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムを加熱する工程６８３を含んでもよい。いくつかの実施形態において、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によって媒体上に画像を転写、定着することにより、トナー画像に対応する前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムを加熱する工程６８３は、前記１つ以上の光誘起発熱体の一部を選択的に露光することにより、前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムのトナー画像に対応する部分を加熱する工程を含んでもよい。他の実施形態では、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によって媒体上に画像を転写、定着することにより、トナー画像に対応する前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムを加熱する工程６８３はさらに、前記１つ以上の光誘起発熱体の第１部分を第１強度を有する光で選択的に露光して第１部分を第１温度に加熱する工程と、前記１つ以上の光誘起発熱体の第２部分を第１強度と異なる強度を有する光で選択的に露光して、第２部分を第１温度とは異なる第２温度まで加熱する工程などを含んでもよい。マーキング方法６００はまた、フィニッシャに媒体を搬送する工程６８４を含んでもよい。
【００２２】
従来の低量定着システムでは通常、半径方向に比べて軸方向の熱抵抗が比較的高くなるため、定着ロールの軸方向の温度が不均一となる。定着ロール表面の軸方向温度プロフィルは、用紙搬送路の外側のロール表面がより高温となるため、非常に不均一である。これにより、横向きの給紙で多量の印刷を行った後に縦向きの給紙を行うと、ホットオフセットが発生する。開示された定着方式では、軸方向の温度をダイナミックなデジタル発光源出力の同調により調整および制御することにより、定着ロールと加圧ロールに沿った均一な軸方向温度分布を確保することができる。例えば、定着ロールが加圧ロールに接する用紙搬送路の外側では、ＬＥＤ電力出力を低減することができる。ヒートパイプまたは他の材料および装置を使用せずに軸方向の不均一性を緩和することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１００ 印刷装置、１０１ 定着サブシステム、１０２ 基材、１０４ 整合層、１０５ ナノ材料、１０６ 光誘起発熱体、１０８ トナー離型層、１１０ 定着部材、１１２ 加圧部材、１２０ 媒体、１５０ 発光源、１７２ 電子写真感光体、１７４ 充電ステーション、１７８ 現像サブシステム、１７９ 転写サブシステム、４０５’ 金属ナノシェル、４９１ 金属シェル、４９２ 誘電体コア、５００ 画像形成方法。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷装置およびマーキング装置に関し、特に定着サブシステムおよびその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（ドライおよびダイレクト）マーキングにおける現在の定着システムは、エネルギー消費に関して非常に効率が悪い。例えば、典型的な定着ロールでは、熱量のわずか約１％がトナー画像を定着するために使用され、残りは用紙のウォーミングアップとロールの加熱およびスタンバイ時にただ浪費されている。また、加熱量が大きくなるとウォームアップ時間も非常に長くなり、大型の生産機器の場合は例えば約３０分に及ぶ場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６３４４２７２号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／１７００９号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／３６７０９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、従来技術のこれらおよびその他の問題を解消するために、ウォームアップ時間、エネルギー効率および加熱アドレス指定可能性の３つに関する問題に対応可能な定着サブシステムを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
様々な実施形態による印刷装置を提供する。この印刷装置は、１つ以上の光誘起発熱体を有する定着サブシステムを備えてもよく、前記１つ以上の光誘起発熱体はそれぞれ複数のナノ材料から成り、前記複数のナノ材料はカーボンナノチューブおよび金属ナノシェルにより構成されたグループから選択してもよい。この印刷装置はまた、前記１つ以上の光誘起発熱体に隣接して配置され、それぞれ前記複数のナノ材料の吸収範囲で発光し、前記複数のナノ材料による光吸収によって定着サブシステムにおいて発熱するよう配置された１つ以上の発光源を備えてもよい。
【０００６】
様々な実施形態による画像形成方法を提供する。この方法は、媒体上にトナー画像を供給する工程と、カーボンナノチューブおよび金属ナノシェルにより構成されるグループから選択する複数のナノ材料による光吸収によって、１つ以上の光誘起発熱体において発熱を行う定着サブシステムを提供する工程を含んでもよい。この方法はまた、それぞれ前記複数のナノ材料の吸収範囲で発光する１つ以上の発光源を、前記１つ以上の光誘起発熱体に隣接して提供する工程を含んでもよい。この方法はさらに、前記定着サブシステムによって媒体を供給する工程と、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によってトナー画像を媒体に定着することにより、前記１つ以上の光誘起発熱体および前記媒体と接する定着サブシステムを前記複数のナノ材料による光吸収によって加熱する工程を含んでもよい。
【０００７】
また別の実施形態によるマーキング方法を提供する。このマーキング方法は、マーキングシステムにおいて媒体を供給する工程を含み、前記マーキングシステムは、カーボンナノチューブと金属ナノシェルにより構成されるグループから選択する複数のナノ材料による光吸収によって１つ以上の光誘起発熱体において発熱を行う定着サブシステムを備えてもよい。このマーキング方法はまた、それぞれ複数のナノ材料の吸収範囲において発光する１つ以上の発光源を、前記１つ以上の光誘起発熱体に隣接して提供する工程を含んでもよい。このマーキング方法はさらに、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によって前記媒体上に画像を転写、定着することにより、トナー画像に対応する前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムを加熱する工程と、フィニッシャに前記媒体を搬送する工程を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の様々な実施形態による例示の印刷装置を概略的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の様々な実施形態による図１の例示の定着部材を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の様々な実施形態による印刷装置の例示の定着サブシステムを概略的に示す図である。
【図４】図４は、本発明の様々な実施形態による印刷装置の別の例示の定着サブシステムを概略的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の様々な実施形態による例示の画像形成方法を示す図である。
【図６】図６は、本発明の様々な実施形態による例示のマーキング方法を示す図である。
【図７】図７は、本発明の様々な実施形態による印刷装置の例示の定着サブシステムを概略的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の様々な実施形態による印刷装置の別の例示の定着サブシステムを概略的に示す図である。
【図９】図９は、本発明の様々な実施形態による印刷装置の別の例示の定着サブシステムを概略的に示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の様々な実施形態による図９の例示の定着部材を概略的に示す断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の様々な実施形態による金属ナノシェルを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は例示の印刷装置１００を概略的に示す図である。例示の印刷装置１００は、電子写真感光体１７２と、電子写真感光体１７２を一様に帯電させる充電ステーション１７４を備えてもよい。電子写真感光体１７２は、図１に示すドラム感光体またはベルト感光体（図示せず）であってもよい。例示の印刷装置１００はまた、原稿（図示せず）を発光源（図示せず）で露光して電子写真感光体１７２上に潜像を形成可能な作像ステーション１７６を備えてもよい。例示の印刷装置１００は、潜像を電子写真感光体１７２上で可視画像に変換する現像サブシステム１７８と、可視画像を媒体１２０上に転写する転写サブシステム１７９をさらに備えてもよい。印刷装置１００はまた、媒体１２０上の可視画像を定着する定着サブシステム１０１を備えてもよい。定着サブシステム１０１はまた、それぞれカーボンナノチューブと金属ナノシェルにより構成されるグループから選択した複数のナノ材料１０５を含む１つ以上の光誘起発熱体１０６を有してもよい。
【００１０】
様々な実施形態において、複数のナノ材料１０５は、複数の一層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）、複数の二層カーボンナノチューブ（ＤＷＮＴ）および複数の複層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）を１つ以上含んでもよい。いくつかの実施形態では、カーボンナノチューブは１つ以上の半導体カーボンナノチューブおよび金属カーボンナノチューブであってもよい。更に、カーボンナノチューブは異なる長さ、直径および／またはキラリティ(chiralities)を有してもよい。カーボンナノチューブの直径は約０．５ｎｍから２０ｎｍ、長さは約１００ｎｍから数ｍｍであってもよい。ある実施形態では、図９Ｂに示すように、複数のナノ材料１０５はそれぞれ金属ナノシェル４０５’を含んでもよい。金属ナノシェル４０５’は誘電体コア４９２と誘電体コア４９２上に配置された金属シェル４９１を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、金属シェル４９１の金属を金、銀および銅から成るグループから選択してもよい。他の実施形態では、誘電体コア４９２はシリカ、チタニアおよびアルミナから成るグループから選択してもよい。金属ナノシェル４０５’における誘電体コア４９１は、約３０ｎｍから約１５０ｎｍ、場合によっては約５０ｎｍから７０ｎｍの直径を有してもよく、金属シェル４９１の厚みは約５ｎｍから約２５ｎｍ、場合によっては約１０ｎｍから約１５ｎｍであってもよい。
【００１１】
再び図１を参照すると、例示の印刷装置１００はさらに、前記１つ以上の光誘起発熱体１０６に隣接して配置され、それぞれ前記複数のナノ材料１０５の吸収範囲で発光し、前記複数のナノ材料１０５による光吸収によって定着サブシステム１０１において発熱するよう配置された１つ以上の発光源１５０を備えてもよい。様々な実施形態において、前記１つ以上の光誘起発熱体１０６は、発光源１５０による露光によって約１００℃から約２００℃の範囲の温度に達すると共に、露光の中止により所望のより低い温度に急速に達することが可能であり、この所望の低い温度は、露光に際して１つ以上の光誘起発熱体１０６によって達成された温度より低い温度である。所望温度に到達して室温へ戻るのに要する時間は、例えば発光源、発光源の分光分布、発光源の強度およびプロセス速度のようないくつかの要因により異なる。
【００１２】
様々な実施形態では、発光源１５０は、ＵＶランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、レーザアレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイおよび有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）アレイの少なくとも１つを含んでもよい。発光源１５０は、紫外線から近赤外領域までの領域であればどのような範囲の光でも発することができる。ある実施形態では、発光源１５０はデジタル発光源であってもよく、前記レーザアレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイおよび有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）アレイの少なくとも１つの各光成分は、個々にアドレス指定可能である。ここで言う「光成分」とは、ＬＥＤアレイのＬＥＤ、ＯＬＥＤアレイのＯＬＥＤまたはレーザアレイのレーザーを意味する。ここで言う「個々にアドレス指定可能」とは、ＬＥＤアレイのＬＥＤのような各光成分が、その周囲のＬＥＤとは別個に識別、処理可能、具体的には各ＬＥＤを個別にオンオフ可能であり、各ＬＥＤの出力を個別に制御可能であることを意味する。しかしながらいくつかの実施形態では、例えばＬＥＤアレイのＬＥＤのような各光成分を個々にアドレス指定する代わりに、２つ以上のＬＥＤを含むＬＥＤグループを一括してアドレス指定する、つまりＬＥＤアレイのＬＥＤグループをグループごとにオンオフすることもできる。例えば、ある行間隔およびマージンを有するテキストを印刷する場合には、例えばＬＥＤアレイの中の、テキストに対応する１つ以上のＬＥＤなどの光成分を作動させることにより、１つ以上の光誘起発熱体のテキストに対応する部分は選択的に露光するが、テキストの行間やテキスト周辺部分のマージンに対応するＬＥＤは停止させることができる。従って、デジタル発光源を使用すると、前記１つ以上の光誘起発熱体はデジタル熱源でもよい。
【００１３】
印刷装置１００の定着サブシステム１０１は、定着部材１１０、加圧部材１１２、給油サブシステム（図示せず）およびクリーニングウェブ（図示せず）のうち１つ以上を備えてもよい。いくつかの実施形態では、図１、３および７において示すように、定着部材１１０は定着ロール１１０、３１０であってもよい。他の実施形態では、図４および８で示すように定着部材１１０は定着ベルト４１５であってもよい。様々な実施形態では、加圧部材１１２は図１、３、４および８に示すような加圧ロール１１２、３１２、４１２または加圧ベルト（図示せず）であってもよい。
【００１４】
図２は、例示の定着部材１１０、３１０、４１５を概略的に示す断面図である。例示の定着部材１１０は、基材１０２上に配置された整合層(conformance layer)１０４を有してもよい。いくつかの実施形態では、基材１０２は、例えばポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミドおよびポリアリールエーテルケトンのような高温プラスチック基材でもよい。他の実施形態では、基材１０２は例えば鋼やアルミニウムのような金属基板でもよい。ベルト構造を有する基材１０２の厚さは、約５０μｍから約１５０μｍであってもよく、場合によっては約６５μｍから約８５μｍでもよい。ロール構造を有する基材１０２の厚さは、約２ｍｍから約２０ｍｍであってもよく、場合によっては約５ｍｍから約１５ｍｍであってもよい。様々な実施形態では、整合層１０４はまた熱遮断層であってもよい。整合層１０４は例えばシリコンゴム、フルオロシリコンおよびフルオロエラストマーのように任意の適切な材料で構成することができる。例示の定着部材１１０はまた、整合層１０４上に配置された複数のナノ材料１０５を含む光誘起発熱体層(light induced heating element layer)１０６、および光誘起発熱体層１０６上に配置されたトナー離型層１０８を有してもよい。様々な実施形態において、光誘起発熱体層１０６は、複数の一層(single wall)カーボンナノチューブ、複数の二層(double wall)カーボンナノチューブおよび複数の複層カーボンナノチューブを１つ以上含んでもよい。いくつかの実施形態では、光誘起発熱体層１０６はカーボンナノチューブ織物(carbon nanotube textile)を含んでもよい。他の実施形態では、光誘起発熱体層１０６は塗布可能な光吸収カーボンナノチューブ溶媒層を含んでもよい。塗布可能な光吸収カーボンナノチューブ溶媒層は、界面活性剤またはＤＮＡまたは高分子材料によって安定化したカーボンナノチューブを水性分散またはアルコール分散することにより塗布可能であることは当業者により理解されるであろう。適切な方法であれば、どのような方法で塗布可能な光吸収カーボンナノチューブ溶媒層を整合層上に塗布してもよい。他のいくつかの実施形態では、光誘起発熱体層１０６は重合体中に分散した複数の金属ナノシェル４０５’を含み、この複数の金属ナノシェル４０５’はそれぞれ誘電体コア４９２と誘電体コア４９２上に配置された金属シェル４９１から成ってもよい。金属シェル４９１としては、例えば金、銀および銅などの適切な金属であればどのような金属を使用してもよい。誘電体コア４９２としては、例えばシリカ、チタニアおよびアルミナなどの適切な誘電材料であればどのような材料を使用してもよい。様々な実施形態では、光誘起発熱体層１０６の厚さは約０．１μｍから約１５０μｍであってもよく、場合によっては約４０μｍから約１００μｍであってもよい。
【００１５】
ある実施形態では、トナー離型層１０８は、例えばシリコン、フルオロシリコン、フッ素重合体およびフルオロエラストマーのような適切な材料であれなばどのような材料により構成してもよい。トナー離型層１０８の厚さは約１０μｍから約１００μｍであってもよく、場合によっては約２０μｍから約６０μｍであってもよい。トナー離型層１０８の透明性は、複数のナノ材料１０５の吸収範囲内で約１０％から約１００％であってもよく、約５０％から約１００％であってもよい。様々な実施形態では、１つ以上の任意の粘着層（図示せず）を基材１０２と整合層１０４間、整合層１０４と光誘起発熱体層１０６間、および光誘起発熱体層１０６とトナー離型層１０８間に使用して、確実に各層１０４、１０６、１０８間の適切な接合を実現して性能目標を達成することができる。様々な実施形態では、加圧部材１１２、３１２、４１２はまた、図２に示す例示の定着部材１１０、３１０、４１５の断面を有してもよい。
【００１６】
再び印刷装置１００について言及すると、印刷装置１００は図１に示す静電プリンタであってもよい。図３は、静電プリンタの例示の定着サブシステム３０１を概略的に示す。図３に示す例示の定着サブシステム３０１はロール構造を有し、定着ニップ３１１を形成するよう取り付けることができる回転可能な定着ロール３１０および加圧ロール３１２を備えてもよい。様々な実施形態では、１つ以上の定着ロール３１０および加圧ロール３１２は、複数のナノ材料１０５から成る１つ以上の光誘起発熱体３０６を有してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の光誘起発熱体３０６は、複数の一層カーボンナノチューブ、複数の二層カーボンナノチューブおよび複数の複層カーボンナノチューブを１つ以上含んでもよい。他の実施形態では、１つ以上の光誘起発熱体３０６は複数の金属ナノシェルを含んでもよい。１つ以上の光誘起発熱体３０６は整合層３０４上に配置され、整合層３０４は基材３０２上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、基材３０２は、例えばポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミドイミド、ポリケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミドおよびポリアリールエーテルケトンのような高温プラスチック基材でもよい。他の実施形態では、基材３０２は例えば鋼やアルミニウムのような金属基板でもよい。図３に示すように、トナー離型層３０８は１つ以上の光誘起発熱体３０６上に配置することができる。様々な実施形態では、１つ以上の光誘起発熱体３０６を熱源として使用することができ、定着部材３１０および１１０と同様の構造で加圧ロール３１２内に配置することができる。例示の定着サブシステム３０１はまた、１つ以上の光誘起発熱体３０６に隣接して配置した１つ以上の発光源３５０を含んでもよい。図３は、１つの発光源３５０を含む例示の定着サブシステム３０１を示し、図７は、複数の発光源３５０を含む例示の定着サブシステム７０１を示す。未定着トナー像を載せる媒体３２０は、定着用の定着ニップ３１１を通して供給することができる。例示の定着サブシステム３０１はまた、定着部材３１０の表面に油を差して残留トナーの除去を容易にする注油サブシステム（図示せず）と、補助的な熱源を提供する外部加熱ロール（図示せず）と、クリーニングサブシステム（図示せず）を含んでもよい。様々な実施形態では、定着ロール３１０および／または加圧ロール３１２の１つ以上の光誘起発熱体３０６はデジタル熱源であってもよく、その場合発光源の各光成分はデジタル方式であり、個々にアドレス指定可能であるため、デジタル方式で熱を発生させることができる。
【００１７】
図４は、静電プリンタのベルト構造を有する例示の定着サブシステム４０１を概略的に示す。例示の定着サブシステム４０１は、定着ニップ４１１を形成するよう取り付けることができる定着ベルト４１５および回転可能な加圧ロール４１２を備えてもよい。様々な実施形態では、１つ以上の定着ベルト４１５および加圧ロール４１２は、図２に示すように複数のナノ材料１０５から成る１つ以上の光誘起発熱体２０６を有してもよい。例示の定着サブシステム４０１はまた、１つ以上の光誘起発熱体に隣接して配置された１つ以上の発光源４５０を含んでもよい。図４は１つの発光源４５０を含む例示の定着サブシステム４０１を示し、図８は複数の発光源４５０を含む例示の定着サブシステム８０１を示す。
【００１８】
図９は、定着ニップ４１１を形成するよう取り付けることができる定着ベルト４１５’および回転可能な加圧ロール４１２を含む別の例示の定着サブシステム９０１を示す。様々な実施形態では、図９Ａで示すように、１つ以上の定着ベルト４１５’および加圧ロール４１２は複数のナノ材料４０５’から成る１つ以上の光誘起発熱体４０６’で構成してもよい。定着サブシステム９０１はまた、図９に示すように複数の発光源４５０を備えてもよく、発光源は定着ベルト４１５’のどちらの面に対して取り付けてもよい。未定着トナー像を載せる媒体４２０は、定着用の定着ニップ４１１を通して供給することができる。図９Ａは、定着ベルト４１５’の断面図を概略的に示す。例示の定着ベルト４１５’は、基材４０２’上に配置された光誘起発熱体層４０６’を含んでもよく、光誘起発熱体層４０６’は重合体中に分散した複数の金属ナノシェル４０５’を含んでもよく、光誘起発熱体層４０６’はまた、トナー離型層として機能してもよい。金属ナノシェル４０５’は、フッ素重合体、シリコンおよびシロキサン、フルオロシリコン、ポリホスファゼン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート等、および重合体のブレンドなどの適切なフッ素重合体であればどのようなフッ素重合体中に分散していてもよい。基材４０２’は、例えばシリコン、シロキサン、フルオロシリコン、ポリホスファゼン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート等、およびこれら重合体のブレンドなど光誘起発熱体層４０６’を加熱するために発光源が使用する波長を透過させる適切な材料であればどのような材料であってもよい。
【００１９】
図５に示すように、様々な実施形態による画像形成方法５００を提供する。この方法５００は、工程５６１に示すように媒体上にトナー画像を供給する工程を含んでもよい。この方法５００はまた、複数のナノ材料による光吸収によって１つ以上の光誘起発熱体にて発熱を行う定着サブシステムを提供する工程５６２を含んでもよく、この工程では、ナノ材料をカーボンナノチューブと金属ナノシェルから成るグループから選択してもよく、金属ナノシェルは誘電体コアと誘電体コア上の金属シェルから構成してもよい。いくつかの実施形態では、定着サブシステムを提供する工程５６２は、ローラー構造を有する定着サブシステムを提供する工程を含んでもよい。他の実施形態では、定着サブシステムを提供する工程５６２は、ベルト構造を有する定着サブシステムを提供する工程を含んでもよい。他のいくつかの実施形態では、定着サブシステムを供給する工程５６２は、１つ以上の定着ロール、定着ベルト、加圧ロールおよび加圧ベルトを提供する工程を含んでもよい。この方法５００はまた、それぞれ複数のナノ材料の吸収範囲で発光する１つ以上の発光源を、１つ以上の光誘起発熱体に隣接して提供する工程５６３を含んでもよい。様々な実施形態では、１つ以上の発光源を提供する工程５６３は、ＵＶランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、レーザアレイ、ＬＥＤアレイおよび有機ＬＥＤアレイの少なくとも１つを提供する工程を含んでもよい。この方法５００はまた、定着サブシステムによって媒体を供給する工程５６４と、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によってトナー画像を媒体に定着することにより、１つ以上の光誘起発熱体および媒体と接する定着サブシステムを複数のナノ材料による光吸収によって加熱する工程５６５を含んでもよい。
【００２０】
様々な実施形態では、１つ以上の発光源を使用した１つ以上の光誘起発熱体の露光によってトナー画像を媒体上に定着することにより、前記１つ以上の光誘起発熱体および定着サブシステムを加熱する工程５６５は、前記１つ以上の光誘起発熱体の一部を選択的に露光して前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムのトナー画像に対応する部分を加熱する工程を含んでもよい。いくつかの実施形態では、工程５６５はさらに、前記１つ以上の光誘起発熱体の第１部分を第１強度を有する光で選択的に露光して、前記第１部分を第１温度に加熱する工程と、前記１つ以上の光誘起発熱体の第２の部分を第１強度と異なる強度を有する光で選択的に露光して、前記第２部分を第１温度とは異なる第２温度まで加熱する工程などを含んでもよい。前記１つ以上の光誘起発熱体の第１部分を第１温度まで加熱し、前記１つ以上の光誘起発熱体の第２部分を第２温度まで加熱することに関しては、例えばエネルギー効率の向上や画質の改善などの多数の理由が考えられることは当業者によって理解されるであろう。この方法５００はさらに、工程５６５に示すように媒体を定着サブシステムに供給してトナー画像を媒体上に定着する工程を含んでもよい。
【００２１】
様々な実施形態によれば、マーキングシステムにおいて媒体を供給する工程６８１を含むマーキング方法６００を提供する。このマーキングシステムは、複数のナノ材料による光吸収によって１つ以上の光誘起発熱体にて発熱を行う定着サブシステムを有し、このナノ材料はカーボンナノチューブと金属ナノシェルから成るグループから選択され、この金属ナノシェルは誘電体コアと誘電体コア上の金属シェルから構成される。このマーキング方法６００はまた、工程６８２のようにそれぞれ複数のナノ材料の吸収範囲において発光する１つ以上の発光源を、前記１つ以上の光誘起発熱体に隣接して提供する工程を含んでもよい。様々な実施形態では、１つ以上の発光源を提供する工程６８２は、ＵＶランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、レーザアレイ、ＬＥＤアレイおよび有機ＬＥＤアレイの少なくとも１つを提供する工程を含んでもよい。前記１つ以上の発光源の少なくとも１つは、デジタル発光源であってもよく、このデジタル発光源の各光成分は個々にアドレス指定可能であってもよい。デジタル発光源を使用すると、前記１つ以上の光誘起発熱体はデジタル熱源でもよい。このマーキング方法６００はさらに、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によって媒体上に画像を転写、定着することにより、トナー画像に対応する前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムを加熱する工程６８３を含んでもよい。いくつかの実施形態において、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によって媒体上に画像を転写、定着することにより、トナー画像に対応する前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムを加熱する工程６８３は、前記１つ以上の光誘起発熱体の一部を選択的に露光することにより、前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムのトナー画像に対応する部分を加熱する工程を含んでもよい。他の実施形態では、前記１つ以上の発光源を使用した前記１つ以上の光誘起発熱体の露光によって媒体上に画像を転写、定着することにより、トナー画像に対応する前記１つ以上の光誘起発熱体および前記定着サブシステムを加熱する工程６８３はさらに、前記１つ以上の光誘起発熱体の第１部分を第１強度を有する光で選択的に露光して第１部分を第１温度に加熱する工程と、前記１つ以上の光誘起発熱体の第２部分を第１強度と異なる強度を有する光で選択的に露光して、第２部分を第１温度とは異なる第２温度まで加熱する工程などを含んでもよい。マーキング方法６００はまた、フィニッシャに媒体を搬送する工程６８４を含んでもよい。
【００２２】
従来の低量定着システムでは通常、半径方向に比べて軸方向の熱抵抗が比較的高くなるため、定着ロールの軸方向の温度が不均一となる。定着ロール表面の軸方向温度プロフィルは、用紙搬送路の外側のロール表面がより高温となるため、非常に不均一である。これにより、横向きの給紙で多量の印刷を行った後に縦向きの給紙を行うと、ホットオフセットが発生する。開示された定着方式では、軸方向の温度をダイナミックなデジタル発光源出力の同調により調整および制御することにより、定着ロールと加圧ロールに沿った均一な軸方向温度分布を確保することができる。例えば、定着ロールが加圧ロールに接する用紙搬送路の外側では、ＬＥＤ電力出力を低減することができる。ヒートパイプまたは他の材料および装置を使用せずに軸方向の不均一性を緩和することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１００ 印刷装置、１０１ 定着サブシステム、１０２ 基材、１０４ 整合層、１０５ ナノ材料、１０６ 光誘起発熱体、１０８ トナー離型層、１１０ 定着部材、１１２ 加圧部材、１２０ 媒体、１５０ 発光源、１７２ 電子写真感光体、１７４ 充電ステーション、１７８ 現像サブシステム、１７９ 転写サブシステム、４０５’ 金属ナノシェル、４９１ 金属シェル、４９２ 誘電体コア、５００ 画像形成方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブと金属ナノシェルにより構成されるグループから選択したそれぞれ複数のナノ材料から成る１つ以上の光誘起発熱体を備えた定着サブシステムと、
前記１つ以上の光誘起発熱体に隣接して配置され、それぞれ前記複数のナノ材料の吸収範囲で発光し、前記複数のナノ材料による光吸収によって前記定着サブシステムにおいて発熱するよう配置された１つ以上の発光源と、
を備えることを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
定着サブシステムは定着ロール、定着ベルト、加圧ロールおよび加圧ベルトを１つ以上含むことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
【請求項３】
前記１つ以上の定着ベルトおよび加圧ベルトの少なくとも１つは基材上に配置された複数の金属ナノシェルを重合体中に分散して成る光誘起発熱体を有することを特徴とする請求項２に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記１つ以上の発光源の少なくとも１つはデジタル発光源であり、前記デジタル発光源の各光成分は個々にアドレス指定可能であることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
【請求項１】
カーボンナノチューブと金属ナノシェルにより構成されるグループから選択したそれぞれ複数のナノ材料から成る１つ以上の光誘起発熱体を備えた定着サブシステムと、
前記１つ以上の光誘起発熱体に隣接して配置され、それぞれ前記複数のナノ材料の吸収範囲で発光し、前記複数のナノ材料による光吸収によって前記定着サブシステムにおいて発熱するよう配置された１つ以上の発光源と、
を備えることを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
定着サブシステムは定着ロール、定着ベルト、加圧ロールおよび加圧ベルトを１つ以上含むことを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
【請求項３】
前記１つ以上の定着ベルトおよび加圧ベルトの少なくとも１つは基材上に配置された複数の金属ナノシェルを重合体中に分散して成る光誘起発熱体を有することを特徴とする請求項２に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記１つ以上の発光源の少なくとも１つはデジタル発光源であり、前記デジタル発光源の各光成分は個々にアドレス指定可能であることを特徴とする請求項１に記載の印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【公開番号】特開２０１０−１０２３３９（Ｐ２０１０−１０２３３９Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４１２７４（Ｐ２００９−２４１２７４）
【出願日】平成２１年１０月２０日（２００９．１０．２０）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２０日（２００９．１０．２０）
【出願人】（５９６１７０１７０）ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】ＸＥＲＯＸ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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