首页> 中国专利> 定影设备、定影设备辊、定影设备挠性套、以及定影设备辊和定影设备挠性套的制造方法

定影设备、定影设备辊、定影设备挠性套、以及定影设备辊和定影设备挠性套的制造方法

摘要

本发明提供了定影设备、用于定影设备的辊、以及用于定影设备的挠性套。用于定影设备的辊具有弹性层(1b)和覆盖于其上的作为表面层(1c)的树脂管,其特征在于,所述树脂管具有20微米或更小的厚度、以及50%或更小的结晶度。从而,在具有其上覆盖有作为表面层的树脂管的所述弹性层的所述定影设备辊中,即使所述树脂管制造得薄在所述树脂管中也不会出现裂纹。

著录项

  • 公开/公告号CN102778833A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2012-11-14

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 佳能株式会社;

    申请/专利号CN201210248912.1

  • 申请日2008-07-18

  • 分类号G03G15/20(20060101);

  • 代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所;

  • 代理人柳爱国

  • 地址 日本东京

  • 入库时间 2023-12-18 07:16:49

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2014-11-05

    授权

    授权

  • 2013-01-09

    实质审查的生效 IPC(主分类):G03G15/20 申请日:20080718

    实质审查的生效

  • 2012-11-14

    公开

    公开

说明书

本申请是2008年7月18日申请的、申请号为200880024872.4、名称为“定影设备、定影设备辊、定影设备挠性套、以及定影设备辊和定影设备挠性套的制造方法”的申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及安装在诸如电子照相式打印机或电子照相式复印机等成像设备上的定影设备、在所述定影设备中使用的用于定影设备的辊以及用于定影设备的挠性套。此外,本发明还涉及所述用于定影设备的辊和所述用于定影设备的挠性套的制造方法。 

背景技术

电子照相式打印机或复印机包括用于将记录材料上形成的未经定影图像热定影至所述记录材料上的图像定影设备。至于所述定影设备的类型,有热辊型定影设备,热辊型定影设备包括定影辊(用于定影设备的辊)、设置在定影辊内的诸如卤素加热器的热源、以及用于与所述定影辊一起形成定影压区的压力辊。此外,有多种类型的定影设备,诸如按需型定影设备,按需型定影设备包括首尾相接的带(在下文中,也称为用于定影设备的挠性套、定影套或定影膜)、用于与所述首尾相接的带的内表面接触的陶瓷加热器、以及用于隔着首尾相接的带与所述陶瓷加热器一起形成定影压区的压力辊。 

所述定影辊包括具有高强度的辊芯杆、以及形成于所述芯杆上的橡胶层和氟树脂层。该定影辊具有下述优点:因为其高强度,所以能够将高的压力施加至所述记录材料,进而所述定影辊能够适用于高速打印的打印机或复印机。与之形成对比的是,所述定影套包括诸如聚 酰亚胺的树脂膜或诸如不锈钢的金属膜——在其上形成橡胶层和氟树脂层。所述定影套的优点在于其热容量能够减小。所述橡胶层以硅橡胶或类似材料制成,并且能够改善其对所述记录材料或调色剂图像的凸、凹变化的顺应能力,使得热能够均匀地传导至所述调色剂图像,用于获得高的图像质量。所述氟树脂层能够防止具有粘结性的调色剂粘附并残留在所述定影辊的表面上或所述定影套的表面上。 

近来,为了获得高速打印来节省电力以及为了改善打印机图像质量,需要各类型的定影设备(包括使用定影辊的热辊型和使用定影套的按需型)在将热传导至记录材料方面具有更高的效率。因此,定影辊和定影套需要具有高的热传导性,与调色剂图像之间小的接触热阻,即从加热器至调色剂图像的高热传导效率。 

因此,橡胶层以具有高热传导性的硅橡胶制造,并且形成为具有适当的厚度。从而,定影辊和定影套的表面适于具有挠性,确保对于记录材料或调色剂图像的凸凹变化具有良好顺应性能。结果,能够减小定影辊和记录材料之间的接触热阻、以及定影套和记录材料之间的接触热阻。与之相反,顶表面层的氟树脂与硅橡胶相比具有较大的弹性系数和较低的热传导性能。因此,氟树脂层能够形成为尽可能地薄,以确保顺应性能以及改善热传导性能。如果从加热器至调色剂图像的热传导效率高,那么,即使在支持记录材料高速传输的打印机中,调色剂图像也能够通过热定影而牢固地定影至记录材料的表面上。因此,可以形成具有高质量的图像,所述图像即使在被擦时也只有很小的反射密度降低或者图像损失。 

为了上述原因,通常追求获得较薄的氟树脂层。近来,已经开发出大约30微米厚度的氟树脂管。 

如果以包覆有氟树脂管的橡胶层形成的定影套或定影辊长期使用,在氟树脂层的表面上会出现微小的裂纹(下文中该裂纹称为“氟树脂层中的裂纹”)。在调色剂图像被定影时,氟树脂层中的裂纹会导致图像缺陷。此外,如果进一步使用,氟树脂层会破裂以及从橡胶层表面脱落,这会导致定影辊和定影套不再能使用的问题。 

作为氟树脂层中裂纹的对策,提出改善氟树脂的抗裂纹性能的方法。例如,日本专利申请第H09-011362号公报公开了使用“四氟乙烯和全氟甲基乙烯基醚的共聚物”、或“四氟乙烯和全氟乙基乙烯基醚的共聚物”用于氟树脂的方法。日本专利申请第2006-126576号公报公开了一种定影设备,在该种定影设备中表面分界层含有四氟乙烯和全氟乙氧基乙烯的共聚物,且盐酸的透过率是2.0×10-5g.cm/cm2或更低。 

然而,已经发现,如果覆盖橡胶层的氟树脂层的厚度进一步减少至小于30微米,上述的裂纹更容易出现。特别地,如果由氟树脂制成的管的厚度减小至20微米或更小,容易出现所述裂纹。 

发明内容

为了解决上述问题,本发明提供一种定影设备,包括:用于所述定影设备的辊,包括基层、形成于所述基层上的橡胶层、以及由氟树脂管形成的表面层;设置在用于所述定影设备的所述辊的内部的加热器;压力辊,其用来与用于所述定影设备的所述辊形成定影压区,所述定影压区用于夹持和输送承载调色剂图像的记录材料,其中,所述表面层具有20微米或更小的厚度,以及50%或更小的结晶度。 

进一步地,本发明提供了一种用于定影设备的辊,其包括基层、形成于所述基层上的橡胶层、以及由氟树脂管形成的表面层,其中所述表面层具有20微米或更小的厚度,以及50%或更小的结晶度。 

进一步地,本发明提供了一种用于定影设备的辊的制造方法,所述辊包括基层、形成于所述基层上的橡胶层、以及由氟树脂管形成的表面层,所述表面层具有20微米或更小的厚度,以及50%或更小的结晶度,所述方法包括:以氟树脂管包覆具有形成于所述基层上的橡胶层的辊,所述氟树脂管的厚度为20微米或更小且内径小于所述具有橡胶层的辊的外径,其中,所述包覆过程在所述氟树脂管径向扩展的状态下进行;以及沿着所述具有橡胶层的辊的母线方向拉伸包覆所述辊的所述氟树脂管,其中,在沿着母线方向拉伸所述氟树脂管的步骤 中,所述氟树脂管的拉伸比率为5%或更小。 

进一步地,本发明提供了一种定影设备,包括:挠性套,其包括基层、形成于所述基层上的橡胶层、以及由氟树脂管形成的表面层;加热器,其与所述挠性套的内周表面接触;以及压力辊,其用于隔着所述挠性套与所述加热器形成定影压区,所述定影压区用于夹持和输送承载调色剂图像的记录材料,其中所述表面层具有20微米或更小的厚度,以及50%或更小的结晶度。 

进一步地,本发明提供了一种用于定影设备的挠性套,包括基层、形成于所述基层上的橡胶层、以及由氟树脂管形成的表面层,其中所述表面层具有20微米或更小的厚度、以及50%或更小的结晶度。 

进一步地,本发明提供了一种用于定影设备的挠性套的制造方法,所述挠性套包括基层、形成于所述基层上的橡胶层、以及由氟树脂管形成的表面层,所述表面层具有20微米或更小的厚度、以及50%或更小的结晶度,所述方法包括:以氟树脂管包覆具有形成于所述基层上的橡胶层的挠性套,所述氟树脂管的厚度为20微米或更小且内径小于所述具有橡胶层的挠性套的外径,其中,所述包覆过程在所述氟树脂管径向扩展的状态下进行;以及沿着所述具有橡胶层的挠性套的母线方向拉伸包覆所述挠性套的所述氟树脂管,其中,在沿着母线方向拉伸所述氟树脂管的步骤中,所述氟树脂管的拉伸比率为5%或更小。 

根据本发明,即使包覆所述橡胶层的、作为表面层的树脂管的厚度减小,在所述表面层中也很难出现裂纹。 

附图说明

图1是成像设备的示例的结构模型图。 

图2是示出根据实施例1的定影设备的示例的一横截面的结构模型图。 

图3A是示出制造定影辊的方法的第一图(1)。 

图3B是示出制造定影辊的方法的第一图(2)。 

图3C是示出制造定影辊的方法的第一图(3)。 

图4是示出制造定影辊的方法的第二图。 

图5A是示出制造定影辊的方法的第三图(1)。 

图5B是示出制造定影辊的方法的第三图(2)。 

图5C是示出制造定影辊的方法的第三图(3)。 

图6A是示出制造氟树脂管的方法的图(1)。 

图6B是示出制造氟树脂管的方法的图(2)。 

图7A是示出具有在氟树脂层中产生的裂纹的定影辊的图。 

图7B是图7A中示出的定影辊的一部分的放大视图。 

图8是示出出现图像缺陷的状态的图。 

图9是示出由粉末X射线分析设备测量的结晶度数据的图。 

图10是示出氟树脂管试样的评测结果的图。 

图11是示出根据实施例2的定影设备的示例的横截面的模型图。 

图12A是定影套的解释性视图。 

图12B是示出定影套的横截面的一部分的图。 

图13A是示出制造定影套的方法的第一图(1)。 

图13B是示出制造定影套的方法的第一图(2)。 

图13C是示出制造定影套的方法的第一图(3)。 

图14A是示出制造定影套的方法的第二图(1)。 

图14B是示出制造定影套的方法的第二图(2)。 

图14C是示出制造定影套的方法的第二图(3)。 

图15是示出具有在氟树脂层中产生的裂纹的定影套的图。 

图16是示出出现图像缺陷的状态的图。 

图17A是示出在氟树脂层中出现裂纹的原因的图(1)。 

图17B是示出在氟树脂层中出现裂纹的原因的图(2)。 

图17C是示出在氟树脂层中出现裂纹的原因的图(3)。 

图18A是使用基于氟的脂的加速测试方法的解释性的图(1)。 

图18B是使用基于氟的脂的加速测试方法的解释性的图(2)。 

图19是说明氟树脂管试样的评测结果的图。 

图20是说明使用基于氟的脂的加速测试的评测结果的图。 

具体实施方式

结合附图来说明本发明。 

图1是一成像设备的示例的结构模型图,根据本发明的定影设备能够安装于该成像设备上,所述定影设备包括用于定影设备的辊。所述成像设备是电子照相式全彩色激光打印机,其支持A3尺寸和Ledger尺寸。所述成像设备支持120毫米/秒的记录材料(片材)传输速度。此外,在作为记录材料的普通纸上的打印速度对于Ledger纵向送纸是11ppm(页/分钟),对于LTR横向送纸是22ppm。 

在进行说明的顺序上,首先说明成像设备P的整个结构,然后说明定影设备F1的结构、定影辊1的结构及其制造方法。 

(成像设备) 

在此实施例中说明的成像设备P包括用于记录材料S的输送路径2以及相对于输送路径2在基本上竖直方向上大致呈直线排列的四个成像站3Y、3M、3C和3K。在这四个成像站3Y、3M、3C和3K中,成像站3Y形成黄(下文称为Y)色的图像。成像站3M形成品红(下文称为M)色的图像。成像站3C形成青(下文称为C)色的图像。成像站3K形成黑(下文称为K)色的图像。 

各个成像站3Y、3M、3C和3K分别包括作为图像承载构件的鼓型电子照相式感光构件(下文称为感光鼓)4Y、4M、4C和4K,并且分别包括作为充电装置的充电辊5Y、5M、5C和5K。此外,各个成像站3Y、3M、3C和3K包括作为曝光装置的曝光设备6,还包括作为显影装置的显影设备7Y、7M、7C和7K,并且包括作为清洁装置的清洁设备8Y、8M、8C和8K。在成像过程中,成像站3Y的感光鼓4Y在图1的箭头方向上旋转。首先,感光鼓4Y的外周表面(表面)由充电辊5Y均匀地充电。感光鼓4Y的表面上的被充电表面被来自曝光设备6的与图像信息相对应的激光束照射,从而曝光以形成静电潜像。通过显影设备7Y使用Y调色剂而使得所述潜像可视化为Y 调色剂图像。这样,在感光鼓4Y的表面上形成Y调色剂图像。类似的成像过程也在成像站3M、3C和3K的每一个中进行。这样,在感光鼓4M的表面上形成M调色剂图像,在感光鼓4C的表面上形成C调色剂图像,在感光鼓4K的表面上形成K调色剂图像。 

沿着成像站3Y、3M、3C和3K的排列方向设置的首尾相接的中间转印带9悬挂于驱动辊9a(其设置在成像站3K上方)和驱动辊9b(其设置在成像站3Y下方)之间并在两辊之间绷紧。驱动辊9a沿着图1中箭头方向旋转。从而,中间转印带9以120毫米/秒的速度沿着各成像站3Y、3M、3C和3K回转和运动。各颜色的调色剂图像通过初级转印装置10Y、10M、10C和10K而一一转印并叠加在中间转印带9的外周表面(表面)上,其中初级转印装置10Y、10M、10C和10K分别隔着转印带9与感光鼓4Y、4M、4C和4K相对地设置。这样,在中间转印带9的表面上形成全彩色调色剂图像(包括四种颜色)。 

在初级转印过程之后,每个感光鼓4Y、4M、4C和4K的表面上的转印残留调色剂由设置于清洁设备8Y、8M、8C和8K上的清洁刮刀(未示出)去除。这样,感光鼓4Y、4M、4C和4K能够用于下一次成像。 

另一方面,给送辊12将记录材料S(其堆叠和容纳在设置于成像设备P的下部处的给送盒11中)从给送盒11一张一张地分离并给送,从而将记录材料S送至对齐辊对13。对齐辊对13将给送的记录材料S送出至中间转印带9和次级转印辊14之间的转印压区,次级转印辊14隔着转印带9与从动辊9b相对地设置。当记录材料S经过转印压区时,来自高压电源(未示出)的偏压被施加至次级转印辊14。这样,全彩色调色剂图像从中间转印带9的表面次级转印至经过转印压区的记录材料S。承载调色剂的记录材料S被传送至定影设备F1。记录材料S在经过定影设备F1时被加热与加压,所述调色剂图像通过加热定影过程而定影在记录材料S上。然后,记录材料S被从定影设备F1传送至成像设备P外侧的传送托盘15。 

在次级转印之后,中间转印带9的表面上的转印残留调色剂由设 置于中间转印带清洁设备16的清洁刮刀(未示出)去除。从而,中间转印带9能够用于下次成像。 

(定影设备) 

在下面的说明中,对于定影设备和构成所述定影设备的构件而言,“纵向”是与记录材料表面上的记录材料输送方向垂直的方向。横向是与记录材料表面上的记录材料输送方向平行的方向。宽度表示横向上的尺寸。 

图2是示出包括用于定影设备的辊的定影设备F1的示例的横截面的结构模型图。 

定影设备F1包括:定影辊1(作为用于定影设备的辊)、卤素灯21(作为加热体(热源))、包括压力辊22和入口引导件23的设备框架F11、温度控制热敏电阻(温度检测装置)24等等。定影辊1、卤素灯21和压力辊22均为纵向上的细长构件。定影辊1的外径是 (mm),压力辊22的外径是 (mm)。 

定影辊1包括芯杆(基层)1a,芯杆1a是铝制成的中空辊,厚度为3mm。卤素灯21插入和设置在芯杆1a的内部空间中(内)。芯杆1a通过传导和辐射接收卤素灯21的热量。从而,芯杆1a通过经由下面将要说明的弹性层1b和表面层1c实现的热传导而将定影辊1外周表面(表面)的温度升高至预定的温度。作为弹性层1b的2mm厚的硅橡胶(下文称为橡胶层)设置于芯杆1a的外周,以覆盖芯杆1a。进一步地,在橡胶层1b的外周上包覆作为表面层1c的、厚度为20微米的PFA(四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚的共聚物)制成的树脂管,以包覆橡胶层1b。换句话说,作为表面层的氟树脂管包覆在弹性层上。定影辊1在芯杆1a的两端处由设备框架F11的前、后侧板(未示出)以可旋转的方式支撑。此外,卤素灯21在卤素灯21的两端处由设备框架F11的前、后侧板支撑。 

压力辊22包括:芯杆22a、围绕芯杆22a设置的由硅橡胶制成的弹性层(下文称为橡胶层)22b、以及绕橡胶层22b设置的作为顶部 表面层的PFA分界层22c。该压力辊22在芯杆22a的两端处通过设备框架F11的前、后侧板以可旋转的方式支撑。 

定影辊1和压力辊22被压力弹簧(未示出)紧压,且受到总压力为686N(70kgf)的压力,使得定影辊1的外周表面(表面)接触压力辊22的外周表面(表面)。所述压力使得定影辊1的表面接触压力辊22的表面,进而在定影辊1的表面和压力辊22的表面之间获得宽度为大约8.0至9.0mm的压区(定影压区)N。 

压力辊22由驱动装置(未示出)驱动而沿着箭头方向以预定的圆周速度旋转。这时,在压区N处压力辊22的表面和定影辊1的表面之间的按压摩擦力导致作用在定影辊1上的旋转力。定影辊1由所述旋转力驱动而在所述箭头方向上旋转。电能从电源(未示出)供应至卤素灯21。从而,卤素灯21发热,加热定影辊1。 

温度控制热敏电阻24检测定影辊1表面的温度,并且检测信号由电力控制装置接收。电力控制装置基于所述检测信号控制对卤素灯的电力供应,使得定影辊1表面的温度维持在预定的温度(目标温度)。 

当压力辊22和定影辊1的旋转变得稳定,且定影辊1表面的温度维持在预定的温度时,承载未定影调色剂图像T的记录材料S沿着箭头方向输送,并被导入压区N。在压区N处,记录材料S被夹在压力辊22的表面和定影辊1的表面之间,并且以120毫米/秒的速度输送。在输送过程中,定影辊1的热量和压区N的压力被施加至记录材料S,由此调色剂图像T通过加热-定影过程而被定影至记录材料S的表面上。 

(定影辊) 

传统上,下面说明的两种方法(1)和(2)是公知的在芯杆上形成橡胶层以及在用于定影辊的橡胶层上形成氟树脂管的方法。 

(1)将液态氟树脂层施加至橡胶层上以及对之进行烘干的方法。 

(2)制备内径小于橡胶辊外径的氟树脂管、将低粘度的粘接剂施加至氟树脂管的内周表面以及橡胶辊的外周表面、在扩大(膨胀)氟 树脂管的直径的同时以氟树脂管包覆橡胶辊的方法。在此方法中,氟树脂管内周表面和橡胶辊外周表面之间的粘接剂也用作润滑剂。 

与方法(1)相比,方法(2)不需要将橡胶层加热至橡胶耐热温度或更高。此外,橡胶层和氟树脂层之间的粘附性是能胜任的,因而质量是稳定的,且氟树脂层的膜均匀性高,这是有利的。因此,在此实施例中,方法(2)用于制造定影辊1。 

下面,详细说明制造定影辊1的方法。 

图3A至3C、图4和图5A至5C是示出制造定影辊1的方法的图。 

首先,以溶剂清洁图3A中示出的由中空铝材制成的、纵向长度为370mm、外径为50mm、厚度为3.0mm的芯杆1a的外周表面(表面),并且在其上执行涂底漆处理。然后通过环涂工艺在芯杆1a的表面上涂覆热硫化(HTV)型硅橡胶,并且所述硅橡胶被加热与固化以获得具有橡胶层(弹性层)1b的辊32,橡胶层32为沿着轴线方向(图3B)具有均一外径的直圆筒形。然后,粘结剂(未示出)施加至辊32的橡胶层1b的外周表面(表面)的整个区域。至于粘结剂,可以使用热固化粘结剂(由TOSHIBA Silicone Co.,Ltd.制造的TSE-3221)。如图3B中所示,辊32的外径D1为50.0mm,橡胶涂覆部分的沿轴线方向上的长度L1为313mm。在图3C中示出的筒状氟树脂管33的内径D2为48.7mm,其轴线方向的长度L2为350mm,内径D2小于辊32的外径D1。氟树脂管33是通过挤出成型工艺获得的氟树脂管(由Gunze Limited制造)。该氟树脂管33的厚度为20微米。 

如图4中所示,四个夹头41附接至氟树脂管33(下文也简称为管)的端部部分33a,所述夹头在端部部分33a上沿圆周方向以等间隔设置。当涂覆粘结剂的辊32插入管33中使得管33包覆辊32的整个表面时,附接至管33的夹头41在管33的径向上同等地受拉以扩展管33的直径。在此情况下,与扩展前相比,管33的直径扩展大约2.7%。这样,辊32插入时的插入力是2kg。 

从而,在上述步骤中,通过在氟树脂管33的径向上扩展氟树脂管 33,包括芯杆1a和形成于芯杆1a的表面上的橡胶层1b的辊32被包覆以具有20微米的厚度且内径小于辊32外径的氟树脂管33。 

当执行以管33包覆辊32的整个表面的步骤时,如图5A中所示,管33在辊32的轴线方向(后文也可能称作“母线方向”)上的各端处具有冗余长度。然后,管33的一个端部部分33a固定有夹头41。在此状态下,管33的另一端33b在辊32的母线方向上沿与夹头41相对的相反方向被拉伸17.5mm,从而在管33的外周表面(表面)上产生的褶皱51被拉平展。在下文中,沿母线方向拉伸管的步骤称为“轴向拉伸”步骤。在此实施例中,在沿轴线方向拉伸氟树脂管33的步骤中,拉伸量设置为17.5mm。氟树脂管33的17.5mm的拉伸量对应于氟树脂管33的350mm的纵向长度的5%。接下来如图5B中所示,管33的两个冗余端部部分52被热熔接,且粘结剂通过在200摄氏度下加热五分钟而固化。在端部处,管33的冗余部分被切除,从而获得如图5C中所示的定影辊1。 

这样,在上述的轴向拉伸步骤中,树脂管33在辊32的母线方向上受拉,使得在树脂管33的表面上产生的褶皱51被拉平。树脂管33的拉伸比为5%。拉伸比以下述方法计算:“((拉伸后的树脂管长度-拉伸前的树脂管长度)/拉伸前的树脂管长度)×100%”。 

(氟树脂管) 

下面说明此实施例的定影辊1中使用的氟树脂管33。 

图6A和6B是示出氟树脂管33的制造方法的图。 

通过使用在图6A中示出的热熔挤出机来制造氟树脂管33。所述制造方法大致分成下述步骤:材料供应、热熔融、挤出、定尺寸、冷却、牵引、卷绕和切割。首先,在材料供应步骤中,作为氟树脂管33的材料的PFA颗粒(由DU PONT-MITSUI FLUOROCHEMICALS COMPANY,LTD.,制造,Teflon 451HP-J)62被导入料斗。接下来在热熔融步骤中,PFA颗粒由螺旋器63送进,同时它们由加热器64加热至350摄氏度的熔融温度。接下来在挤出步骤中,PFA从模65 (模/心轴直径:70/66mm)中以管状的形状被挤出。接下来,被挤出的PFA由牵引机66沿箭头方向以4.0米/分钟的牵引速度牵引,其进入具有48.7mm外径的定尺寸模67,从而定尺寸为具有20微米厚度和48.7mm外径的筒。此后,其通过冷却设备68而冷却,由卷绕设备69卷绕,并被切割成所需长度。 

(定影辊的氟树脂层中的裂纹与图像缺陷之间的关系) 

接下来结合图7A和7B说明“氟树脂层(表面层)中的裂纹”。 

图7A是示出定影辊的端部部分的图,其在用作表面层的氟树脂层1c中产生有裂纹。为了与此实施例的定影辊1相区别,在图7A中示出的定影辊以附图标记1A表示。除了在氟树脂层1c中产生的裂纹之外,在图7A中示出的定影辊1A与此实施例中的定影辊1具有相同的结构。 

在定影辊1A的氟树脂层1c中产生的裂纹非常纤细且总是在辊32的纵向上延伸。裂纹在纵向上的长度在1mm或更短至50mm或更长的范围内变化。 

图7B是其中出现裂纹的氟树脂层1c的横截面的放大图。当氟树脂管33具有20微米的厚度时,所述裂纹具有大约5至10微米的宽度以及大约5至10微米的深度。 

图8是示出下述状态的图:由于使用包括具有在氟树脂层1c中产生的裂纹的定影辊1A的定影设备F1的成像设备而在输出的图像中出现图像缺陷。输出图像的图像模式是整个表面填充以黄色的实心图像,用于打印输出图像的记录材料S是用于OHP的片材。 

在OHP片材上打印的图像缺陷具有在与定影辊1A的表面上产生的裂纹相对应的位置处产生的类似于发丝的细线,并且定影辊1A每转一圈就重复一次相同的图案。定影辊1A的外径为50mm,由此所述图像缺陷的重复间隔是一个圆周157.1mm。该细线在实心图像或具有较多调色剂的图像中容易变得明显。此外,在调色剂表面的光泽度较高的情况下或者在使用对于光线来说是透明的OHP片材的情况下, 所述细线变得明显。如果定影辊1A在带有所述细线的状态下连续使用,则氟树脂层(氟树脂管33)1c完全破裂,使得橡胶层1b的表面在端部处暴露。如果橡胶层1b的表面暴露,则调色剂在暴露部分处粘附至橡胶层1b表面,由此弄脏打印图像,而导致严重的图像缺陷。此外,如果氟树脂管33完全缺失,则OHP片材和定影辊1A之间的粘合性增加。换句话说,OHP片材将容易卷绕在定影辊1A上,这将导致卡纸问题的出现。 

(氟树脂层上出现裂纹的原因) 

接下来说明在定影辊1A的氟树脂层1c中出现裂纹的原因。 

本发明的发明人发现下面说明的(1)、(2)两点导致在定影辊1A中产生“氟树脂层中的裂纹”。 

(1)氟树脂的取向结晶。 

(2)施加在氟树脂上的机械应力。 

首先说明作为第(1)点的氟树脂取向结晶。 

取向结晶意味着下述现象:当聚合物分子链的取向度被极大地提高时,原子间力或氢键作用在聚合物分子链之间,并且取向方向上的结晶形成微纤维结构。在取向方向上结晶以形成微纤维结构的聚合物分子链在取向方向上具有高的强度以弹性系数,然而在垂直于取向轴线的方向上具有动态性能较差的结构。此外,微纤维树脂的表面性能会劣化,这会使得化学耐受性变差。 

上述促进取向结晶的因素包括在氟树脂管的制造过程中以及定影辊的制造过程中。 

首先,说明氟树脂管的制造过程能促进取向结晶的原因。 

为了在图6A中示出的氟树脂管的制造过程中获得薄的氟树脂管33,最有效的是增加氟树脂管在挤出和熔融状态下的牵引速度,以增加拉伸倍数。当拉伸倍数增加时,氟树脂的聚合物分子链在箭头H的方向上强烈取向。因此,所制造的氟树脂管33具有在图6B中所示的箭头H方向上的取向结晶,由此在与箭头H垂直的方向(氟树脂管 33的圆周方向)上具有动态性能较差结构。 

如图7A中所示,出现的裂纹在辊32的纵向上延伸,原因在于氟树脂管的聚合物的取向方向对应于辊32的纵向。因此,在定影辊的制造过程中将氟树脂管33扭曲,使得辊32的纵向不对应于氟树脂管33的聚合物的取向方向。在此情况下,已经证实氟树脂层1c的裂纹沿着氟树脂管33的聚合物的取向方向出现。在氟树脂管33的制造过程中,用于减轻取向结晶的手段包括降低牵引速度使得拉伸倍数降低,以及增加氟树脂的熔融温度以增加其流动能力。 

接下来说明定影辊的制造过程中取向结晶提高的原因。 

在图5A至5C中所示定影辊的制造过程中,如果氟树脂管22制造的过薄,那么难以将其均匀地包覆,从而容易出现褶皱51。因此,需要在图5A示出的方向上用力地拉拽氟树脂管33,使得褶皱51被拉平整。然而,如果具有高取向度的氟树脂管22在取向方向上被拉拽,可以只通过少量的拉拽来提高取向结晶。因此需要基于结晶度、下文说明的耐久性测试和加速测试的结果来决定轴向拉伸步骤中的管扩展量的绝对值,由此以±1mm或更小偏差之内的精度来控制所述绝对值。 

接下来说明作为第(2)点的施加在氟树脂上的机械应力。 

在图2中,为了驱动包括定影辊1和与定影辊1压力接触的压力辊22在内的两个辊,通过使用包括驱动马达、齿轮等的驱动系统(驱动装置)来驱动压力辊22使之旋转。通过施加在压区N(在此处定影辊1与压力辊接触)上的摩擦力而驱动相对的定影辊1使之在箭头方向上旋转。当被驱动旋转时,定影辊1的芯杆1a不变形,但是橡胶层1b在压力辊22所施加的压力的作用下变形。如果橡胶层1b的厚度较大且来自压力辊22的压力较强,那么变形量会较大。在此情况下,作为表面层的氟树脂层1c顺应橡胶层1b的形状而变形,并吸收该强的机械应力,从而在垂直于氟树脂管33的取向结晶方向的方向(动态性能较差方向)上重复膨胀和压缩。此外由于定影辊1开始旋转时的扭矩大于稳定旋转时的扭矩,所以氟树脂层1c在所述动态性能较差方向上接受摩擦力,在旋转开始时该摩擦力尤其大,由此承受强的机械应 力。 

换句话说,每次当定影辊1旋转或开始旋转时,薄的氟树脂管33的动态性能较差方向上的这种应力重复出现。当离开压区时,所述力释放,这种情况每当定影辊1旋转时都要重复。当这样重复很多次之后,氟树脂层1c破裂从而出现裂纹。 

在此实施例的定影设备F1的情况下,如果成像设备的主体的寿命是打印100,000张纸,那么定影辊启动旋转的次数最多是100,000次,旋转的圈数最多是1000,000或更多。因此,定影辊1的氟树脂层1c需要具有高的挠曲强度。成像设备的主体的寿命是指在确保可用性和图像质量条件下的可打印的张数。对于成像设备的主体来说,“可用性”例如指出现卡纸的频率、声学噪音、电磁噪音等。图像质量例如意味着位置精度、颜色再现性、色调不均匀性、图像表面的光泽以及其它常规的图像缺陷。因此,至少在成像设备主体的寿命结束之前在氟树脂层中不能出现裂纹。 

(评测) 

为了检查装备有包括根据本实施例的定影辊1的定影设备F1的成像设备的效果,对调色剂定影能力(对调色剂热传导的效率的指标)、在持久使用之后是否出现裂纹(定影辊的耐久性的指标)、以及结晶度进行评测。 

首先详细说明评测方法的细节。 

(调色剂定影能力的评测) 

使用刮擦测试来评测调色剂定影至纸张的强度,这是对调色剂热传导的效率的指标。 

首先,通过使用根据此实施例的定影设备F1,在10摄氏度的温度和50%的湿度以及120伏的输入电压的环境条件下,将用于评测定影能力的图像连续地定影至50张片材。至于片材,使用LETTER尺寸XEROX 4024片材(90g/m2由XEROX公司制造)。用于评测定 影能力的图像是下述图像:在片材的九个部分处设置由2×2点格标记半色调图案组成的5×5mm的小块图像(反射密度为0.7至0.8)。 

在打印之后,从这五十张片材中抽取预定序数(第一、第十、第十二和第五十)的试样。通过Shirubonshi(商标名)纸将预定重量(200克)的砝码放至试样的成像表面上,并且在此状态下,以往返5次的方式刮擦所述成像表面。在刮擦之前和之后,测量图像的反射密度。通过使用Gretag Macbeth RD918(商标名)执行反射密度测量。密度降低的比率以下面的方法计算:((刮擦之前的反射密度)-(刮擦之后的反射密度))/(刮擦之前的反射密度)×100%。当定影能力最好时,反射密度降低的比例为0%,即用于评测的图像丝毫未被刮擦。与之相反,当定影能力最差时,密度降低的比率为100%,即用于评测的图像全部被刮掉。密度降低比率越大,则定影能力越差。 

至于调色剂定影能力的数值的指标,在10摄氏度的温度和50%的湿度的环境中,如果密度降低比率是40%,则在一般使用环境下,调色剂图像可能会从片材掉落。在10摄氏度的温度和50%的湿度的环境中,如果密度降低比率是30%,则在一般使用环境下图像表面被刮擦时,可能会出现调色剂图像的密度降低。在10摄氏度的温度和50%的湿度的环境中,如果密度降低比率是20%或更低,则在一般使用环境下不会出现诸如调色剂图像密度降低的问题。因此,对于此评测的结论,确定纸张中九个部分处的图像的密度降低比率,并且,如果最差的值小于20%,则判定为“好”,如果最差的值为20%或更大,则判定为“不好”(见表1中的“定影能力(%)”)。 

(在耐久性测试之后的裂纹评测方法) 

使用成像设备,以预定间隔打印两张,并不断重复,直到达到100,000张(这是成像设备的主体的寿命)。以预定间隔打印两张的方法如下地执行。在两张传送的材料(纸)上打印之后,停止打印工作。然后,在诸如驱动电机的驱动系统已经停止后,执行在另外两张传送的材料上的打印。重复这些步骤,直到达到与成像设备的主体的寿命 相对应的100,000张,同时每10,000张执行一次图像检查。对于以预定间隔打印两张的操作,使用LETTER尺寸的XEROX 4024纸张(75g/m2,由XEROX公司制造)作为所述传送的材料。至于图像模式,使用1%打印比率的单一黑色网格图案。对于每10,000张执行的图像检查,使用LETTER尺寸的HP COLOR LASER JET PRINTER TRANSPARENCY FILMS(由Hewlett-Packard Development Company,L.P.制造)。至于图像模式,使用100%打印比率的单一黄色实心图像。至于图像评测方法,通过视觉检测来检查是否存在“发丝”类的图像缺陷。如表1中示出的“耐久性结果”,不出现图像缺陷的情况归为“合格”,而出现图像缺陷的情况归为“不合格”。 

(结晶度的评测方法) 

至于取向结晶度的评测,有效的是通过X射线衍射来测量结晶度。在此评测中,使用粉末X射线衍射设备(由Rigaku Corporation制造、试样水平型高强度X射线衍射设备“RINT TTRII”)来评测结晶度。此外,使用所述设备所附带的分析软件“JADE6”来执行结晶度的计算。需注意的是,通过此测量得到的结晶度能够使用下面的等式(I)来计算。 

结晶度=Ic/(Ic+Ia)×100    .......(I) 

Ic是结晶散射强度(面积) 

Ia是非结晶散射强度(面积) 

作为测量试样的氟树脂管被切成宽度约2cm、长度约3cm的矩形。将所切的测量块固定至在测量范围内没有衍射峰值的非反射试样板(由Rigaku Corporation制造)上,这通过将测量块的两端以胶带粘接使得管不下垂(使得胶带不在X射线照射区域内)而实现。 

(测量的条件) 

管:Cu 

准直光束光学系统 

电压:50kV 

电流:300mA 

开始角度:5度 

结束角度:25度 

采样宽度:0.02度 

扫描速度:4.00度/分钟 

发散缝:打开 

竖直发散缝:10mm 

散射缝:打开 

光接收缝:打开 

图9示出通过该测量获得的数据。水平轴表示X射线入射角2θ(度),竖直轴表示检测到的反射的X射线的强度(Counts)。图9的数据曲线91表示从包括具有15微米厚度的管的定影辊获得的、反射的X射线强度和X射线入射角2θ(度)之间的关系。首先,通过使用设备所带的软件“JADE6”而对所获得的峰值执行峰值分离过程。例如,如果所获得的峰值仅仅由氟树脂产生,则能够在选定2θ=18度附近的尖锐结晶峰值92和在2θ=16至18度附近具有峰值点的宽的非结晶峰值93之后执行所述峰值分离过程,然后能够执行自动拟合操作。将通过上述操作得到的结晶峰值面积和非结晶峰值面积代入等式(I),能够计算结晶度。 

注意,如果在测量范围内存在目标氟树脂的峰值之外的峰值,则结晶度仅仅使用在针对每个峰值执行适当峰值分离之后从氟树脂获得的结晶峰值和非结晶峰值的面积来计算。至于此实施例的定影辊1,根据氟树脂管33的厚度,可能会有在2θ=11至13度附近具有峰值点的由橡胶产生的峰值94。如果在此实施例的评测中出现峰值94,则结晶度的评测如下地进行。 

在2θ=18度附近处的所有结晶峰值92、在2θ=16至18度附近处的非结晶峰值93、以及由橡胶产生的峰值94点在软件“JADE6”中标明。然后,软件“JADE6”对于三种峰值执行自动拟合操作,进 而计算结晶峰值面积、非结晶峰值面积以及源自橡胶的峰值的面积。在此计算中,结晶峰值面积和非结晶峰值面积代入等式(I)而不将源自橡胶的峰值的面积用于所述计算等式,由此能够得到氟树脂的结晶度。 

<评测结果> 

在下文中将详细说明此实施例的试样和用于评测的对比例。 

总共制造17种试样。首先,在氟树脂管的制造过程中,以四种管牵引速度参数(2.7毫米/秒、3.2毫米/秒、4.0毫米/秒和5.0毫米/秒、)来制造氟树脂管。结果,有四种管厚,包括30微米、25微米、20微米和15微米。对于每一管厚,通过改变轴向拉伸量(%)制造多个试样。此外,在试样制造过程中的所述轴向拉伸量设置为使得褶皱能够在制造过程中被适当拉平展的轴向拉伸量(%)或更低的值。细节如下。 

对于15微米厚度的管,使得褶皱能够在制造过程中被适当地拉平展的所述轴向拉伸量(%)是10%。因此,所制造的试样包括五种类型:2%、3%、4%、6%和10%。 

对于20微米厚度的管,使得褶皱能够在制造过程中被适当地拉平展的所述轴向拉伸量(%)是8%。因此,所制造的试样包括七种类型:1%、2%、3%、4%、5%、6%和8%。 

对于25微米厚度的管,使得褶皱能够在制造过程中被适当地拉平展的所述轴向拉伸量(%)是5%。因此,所制造的试样包括三种类型:1%、3%和5%。 

对于30微米厚度的管,使得褶皱能够在制造过程中被适当地拉平展的所述轴向拉伸量(%)是4%。因此,所制造的试样包括两种类型:2%和4%。 

总共十七种类型试样的详细设置、定影能力评测结果及其耐受性能评测结果在表1中示出。 

从实施例1-1至实施例1-7的试样具有20微米或更小的树脂管 厚、以及50%或更小的树脂管结晶度。从对比例1-1至对比例1-10的试样具有20微米或更大的树脂管厚、50%或更大的结晶度。 

对于15微米和20微米的管厚的定影能力,定影能力(即反射密度降低比率)的评测是小于20(%),结论是“合格”。对于25微米和30微米的管厚,定影能力(即反射密度降低比率)的评测是大于20(%),结论是“不合格”。换句话说,其表明通过使得管较薄改善了对调色剂热传导的效率。 

关于耐久结果的“合格”和“不合格”表示耐久性测试的结果。“合格”的结果表示在成像设备的主体的寿命期间在氟树脂层(即定影辊的表面层)中不出现裂纹。“不合格”的结果表示出现裂纹。根据所述结果,从实施例1-1至实施例1-7的试样就定影能力而言是“合格”,就耐久性能而言也是“合格”。 

图10示出所述结果的图。图的水平轴表示氟树脂管在轴向拉伸步骤中的拉伸量(%),图的竖直轴表示结晶度(%)。为了方便起见,针对15微米、20微米、25微米和30微米的管厚绘制了曲线。 

在图10中,关于15微米、20微米、25微米和30微米的管厚的每根曲线示出单调增加的趋势(即随着氟树脂管在轴向拉伸步骤中被拉伸的越多,结晶度也增加越多的趋势)。此外,可以理解的是,随着拉伸比率增加使得氟树脂管变薄,结晶度有增加的趋势。 

从该评测结果可以理解的是,控制氟树脂的取向结晶使得定影辊具有50%或更小的结晶度对于防止在氟树脂层中出现裂纹是有效的。 

对于此实施例的定影辊1,在20微米管厚的情况下,将结晶度控制为50%或更小的具体方法是将氟树脂管33在轴向拉伸步骤中的拉伸量控制为5%或更小。进一步地,在15微米管厚的情况下,将氟树脂管33在轴向拉伸步骤中的拉伸量控制为3%或更小。 

此外,如果要充分地抑制管上褶皱的出现,理想的是将结晶度控制在43%至50%的范围内。 

进一步地,为了在抑制管上出现褶皱的同时将结晶度控制在50%或更小,在20微米管厚的情况下,理想的是将氟树脂管33在轴向拉伸步骤的拉伸量控制在1%至5%的范围内。此外,在15微米管厚的情况下,理想的是,将氟树脂管33在轴向拉伸步骤的拉伸量控制在 2%至3%的范围内。 

需要注意的是,尽管在适当轴向拉伸步骤中的、用于在抑制褶皱的同时将管的结晶度控制在50%或更小的拉伸比取决于氟树脂管除厚度之外的差异,但是,在厚度20微米或更小的氟树脂管的情况下,如果拉伸比设置为在1%至5%的范围内,则能够实现褶皱的抑制以及将结晶度基本上控制在适当范围之内。 

如上所述,通过将树脂管33的厚度控制为20微米或更小能够得到良好的定影能力,并且,通过将结晶度控制为50%或更小,能够防止在耐久期间在氟树脂层1c中出现裂纹。因此,能够提供具有高热传导效率和高耐久性能的定影辊1。 

实施例2 

在此实施例中,说明包括根据本发明的用于定影设备的挠性套的定影设备的示例。装备有此定影设备的成像设备是支持A4和Letter尺寸的电子照相式彩色激光打印机。此成像设备具有47毫米/秒的记录材料(片材)传输速度。此外,在作为记录介质的普通纸上的打印速度对于横向进给的Letter尺寸纸而言是8ppm。除了定影设备F1之外,此成像设备具有与实施例1相同的结构。因此,以相同的标号表示与实施例1的成像设备中相同的那些零部件,并且将省去重复的说明。 

(定影设备) 

图11是示出包括用于定影设备的套的定影设备F2的示例的横截面的模型图。 

定影设备F2包括作为加热体(热源)的加热器111、作为加热体保持构件的加热器保持件112、作为用于定影设备的挠性套的挠性套113、以及加强支撑件114。此外,定影设备F2包括压力辊115、设备框架F21、温度控制热敏电阻(温度检测装置)116。加热器111、加热器保持件112、定影套113、加强支撑件114以及压力辊115都是沿 轴向的细长构件。 

加热器保持件112通过使用预定的耐热材料形成为类似于导水槽的形式,具有大致半圆形的横截面,并且支撑设置在其下表面上的槽部分中的加热器111,所述槽部分沿着纵向位于宽度方向的中部处。该加热器保持件112在其两端处由设备框架21的前、后侧板(未示出)支撑。 

加热器111是陶瓷加热器,包括以氮化铝制成的、在纵向上为细长形的基板,并且包括形成在基板上的耐热元件和玻璃涂覆层。所述耐热元件和用于所述耐热元件的玻璃涂覆层(保护层)形成在氮化铝基板的前侧(靠近定影套113的一侧)上。另一方面,在氮化铝基板的后侧(靠近加热器保持件112的一侧)设置热敏电阻116。通过使基板的耐热材料元件侧从加热器保持件112的槽部分向下暴露,将加热器111的基板固定至加热器保持件112的槽部分,并且由所述槽部分支撑。 

挠性套113以具有挠性和耐热性能的薄筒状膜形成。该定影套113与加热器保持件112的外周松弛地接合。 

加强支撑件114包括具有向下敞开的横截面的U型刚性构件。此加强支撑件114在宽度方向上设置在加热器保持件112的中部。 

压力辊115包括:芯杆115a、设置于芯杆115a外周的以硅橡胶制成的弹性层(下文称为橡胶层)115b、以及设置于橡胶层115b外周的作为顶部表面层的PFA分界层。压力辊115在芯杆115a的两端处被设备框架F21的前、后侧板以可旋转的方式支撑。 

加强支撑件114和压力辊115在压力弹簧(未示出)的作用下受到总压力为156.8N(16kgf)的压力,使得定影套113的外周表面(表面)接触压力辊115的外周表面(表面)。所述压力使得定影套113的表面能够接触压力辊115的表面,从而在定影套113的表面和压力辊115的表面之间获得预定宽度的压区(定影压区)N。 

压力辊115在驱动装置(未示出)的驱动下沿着箭头方向以47毫米/秒的周向速度旋转。此时,在压区N处的压力辊115的表面和定 影套113的表面之间的按压摩擦力使得所述旋转力能够施加在定影套113上。定影套113被旋转力驱动而在箭头方向上绕着加热器保持件112旋转,并且定影套113的内周表面(内表面)接触基板表面侧上的加热器111的玻璃涂层,并在其上滑动。基于氟的脂(由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造的MOLYKOTE HP-300脂)作为润滑剂(未示出)施加至定影套113的内表面,从而确保加热器111和定影套113的内表面之间的滑动性能。使用基于氟的脂的原因在于,在对未定影的调色剂图像T进行定影时,加热器111和定影套113之间界面的温度会达到大约180摄氏度的高温。即使在上述的高温下,基于氟的脂仍具有耐高温和耐劣化的优点。加热器111的耐热元件被供应以来自电力控制装置(未示出)的电能。所述电能使得电阻加热元件能够产生热量,从而加热器111升高其温度并且加热定影套113。 

温度控制热敏电阻116检测加热器111的温度,并且检测信号由电力控制装置获取。电力控制装置基于所述检测信号控制对加热器111的电力供应,使得加热器111的温度维持在预定的温度(目标温度)。 

当压力辊115和定影套113的旋转变得稳定,且加热器111的温度维持在预定的温度时,承载未定影调色剂图像T的记录材料S沿着箭头方向输送,并被导入压区N。在压区N处,记录材料S被夹在压力辊115的表面和定影套113的表面之间,并且由其以47毫米/秒的速度输送。在输送过程中,定影套113的热量和压区N的压力被施加至记录材料S,由此调色剂图像T通过加热定影过程而被定影至记录材料S上。 

(定影套(用于定影设备的挠性套)) 

图12A和12B是定影套113的示例性图示。 

如图12A中所示,定影套113是纵向尺寸为233mm、内径为18.0mm并具有挠性的筒状膜。此外,挠性套113包括在图12B所示的放大横截面中从内侧开始形成的不锈钢膜(不锈钢层)113a、橡胶层113b、氟树脂层(以氟树脂管制成的表面层)113c,这些层以所列 顺序形成。换句话说,筒状不锈钢膜113a的外周带有作为弹性层的橡胶层113b,用于覆盖不锈钢膜113a。进一步地,橡胶层113b的外周覆有作为表面层1c的树脂层,用于覆盖橡胶层1b。换句话说,弹性层被覆以作为表面层的树脂管。该定影套113的单位面积热容量为大约0.1J/cm2·K,并且使用如上所述的定影设备113。 

接下来说明用于定影套113的氟树脂管的包覆方法。 

将氟树脂管包覆在包括形成于筒状不锈钢膜113a表面上的弹性层(橡胶层)1b的套42(见图13B)上的方法与实施例1中说明的辊32的情况基本相同。套42在芯杆的形状和橡胶层的厚度上不同于辊32。 

图13A至13C和图14A至14C是用于示出制造定影套的方法的图。 

首先以溶剂清洁在图13A中示出的纵向长度为250mm、外径为18mm以及厚度为30微米的筒状不锈钢膜113a的外周表面(表面),并且在其上执行涂底漆处理。然后通过环涂工艺在筒状不锈钢膜113a的表面上涂覆热硫化(HTV)型硅橡胶,并且硅橡胶被加热与固化以获得具有直圆筒形(图13B)橡胶层(弹性层)113b的套42。橡胶层113b的厚度设置为200微米。在图13C中示出的筒状氟树脂管123的内径为17.5mm,其轴线方向上的长度为300mm。包覆氟树脂管123的方法与实施例1相同。 

更特别的是,套42包括形成于筒状不锈钢膜113a的表面上的弹性层1b,并且厚度为20微米、内径小于套42外径的氟树脂管123在其径向上扩展,使得氟树脂管123能够包覆套42。 

如图14A中所示,氟树脂管123在套42的轴线方向(下文也称为母线方向)上的两端处具有冗余长度,并且被套在其上形成有橡胶层的所述套上。将所述管包覆在所述套上的步骤通过与上述的将氟树脂管包覆在定影辊的橡胶层上的步骤相同的方法执行。然后,管123的一个端部部分123a被夹头41固定。在此状态下,管123的另一端123b在套42的母线方向上沿与夹头41相反的方向被拉伸15.0mm, 从而在管123的外周表面(表面)上产生的褶皱51被拉平展。在轴向拉伸步骤中,氟树脂管123的15.0mm拉伸量对应于氟树脂管123的300mm的纵向长度的5%。接下来如图14B中所示,氟树脂管123的两个冗余端部部分143通过热量而熔接,且粘结剂通过在200摄氏度加热五分钟而固化。在端部处,定影套的冗余部分被切除,从而获得如图14C中所示的具有预定长度的定影套113。 

这样,在上述的轴向拉伸步骤中,树脂管123在套42的母线方向上受拉,使得在树脂管123的表面上产生的褶皱51被拉平展。树脂管123的拉伸比为5%。拉伸比以下述方法计算:“(((拉伸后的树脂管长度)-(拉伸前的树脂管长度))/拉伸前的树脂管长度)×100%”。 

(氟树脂管) 

用于柔性定影套113的氟树脂管123的制造方法与实施例1中氟树脂管33的制造方法基本相同。与实施例1中氟树脂管33的制造方法相比,此示例的氟树脂管123的制造方法的区别仅在于用来确定氟树脂管尺寸的直径。更特别地,在挤出步骤中,模65的模/心轴直径为26mm/22mm。以管状从模65挤出的PFA进入具有17.5mm外径的定尺寸模67,以便被定尺寸成具有20微米厚度和17.5mm外径的管状构件。除此之外,氟树脂的材料、熔融温度、牵引速度等与实施例1的制造方法相同。 

(定影辊的氟树脂层中的裂纹与图像缺陷之间的关系) 

接下来结合图15说明“氟树脂层(表面层)中的裂纹”。 

图15是示出定影套的端部部分的图,其在用作表面层的氟树脂层113c中产生有裂纹。为了与此实施例的定影套113相区别,在图15中示出的定影套以附图标记113A表示。除了在氟树脂层113c中产生的裂纹之外,在图15中示出的定影套113A与此实施例中的定影套113具有相同的结构。 

在定影套113A的氟树脂层113c中出现的裂纹的产生情形与示例 1中的定影辊1A中的裂纹产生情形在产生位置上略有差别。换句话说,对于定影套113A,裂纹容易在定影套的基于氟的脂的粘接量大的端部部分处出现。 

图16是示出下述状态的图:由于使用包括具有在氟树脂层113c中产生的裂纹的定影套113A的定影设备F2的成像设备,在输出的图像中出现图像缺陷。输出图像的图像模式是整个表面填充以黄色的实心图像,并且用于打印输出图像的记录材料S是用于OHP的片材。 

在OHP片材上打印的图像缺陷具有在与定影套113A的两端部上产生的裂纹相对应的位置处产生的类似于发丝的细线,并且定影套113A每转一圈就重复一次相同的图案。定影套113A的外径为约18mm,由此所述图像缺陷的重复间隔是一个圆周56.5mm。在定影辊1A的情况下,该细线在实心图像或具有较多调色剂的图像中容易变得明显。此外,在调色剂表面的光泽度较高的情况下或者在使用对于光线来说是透明的OHP片材的情况下,所述细线变得明显。如果定影套113A在带有所述细线的状态下连续使用,则氟树脂层(氟树脂管123)113c完全破裂,使得橡胶层113b的表面在端部处暴露。如果橡胶层113b的表面暴露,则调色剂在暴露部分处粘附至橡胶层113b的表面,由此弄脏打印图像,从而导致严重的图像缺陷。 

(氟树脂层上出现裂纹的原因) 

接下来,本发明的发明人发现下面说明的(1)、(2)、(3)点导致在定影套113的氟树脂层113c中产生“氟树脂层中的裂纹”。 

(1)氟树脂的取向结晶。 

(2)施加在氟树脂层上的机械应力。 

(3)粘附至氟树脂表面的基于氟的脂。 

第(1)点中所述的氟树脂的取向结晶与实施例1中相同,因此省去对其的说明。 

下面说明在第(2)点中所述的施加在氟树脂层上的机械应力。 

图17A、17B和17C是说明在定影套113的氟树脂层113c中出现 裂纹的原因的图。 

定影套113在压力辊115所施加的旋转力的作用下被驱动而绕着加热器保持件112在箭头方向上旋转,同时套的内表面与加热器111的接近基板表面的玻璃涂层接触,并且如图11所示在其上滑动。在被驱动旋转时,定影套113的形状为使得圆形定影套113在压区N处受压而变成平坦状(在图17A中变成由曲线A-B-C-D-E-F所示的形状)。 

在图17A中所示的定影套113的横截面形式中,在被驱动旋转的状态下,对应于加热器保持件112的朝上敞开区域的A-B-C部分类似于定影套113的自由形状,其中很小的应力作用在氟树脂层113c上。 

与之相反,在加热器保持件112的下表面的宽度方向上的端部部分附近的F和D部分顺应加热器保持件112的下表面的宽度方向端部部分的形状,并且被弯曲而具有最小曲率半径。在此实施例的定影设备F2中,定影套113的在F和D部分处的曲率半径定义为rM=5mm。定影套113在F部分处的放大横截面图在图17B中示出。换句话说,不锈钢层113a、橡胶层113b和氟树脂层113c都顺应不锈钢层113a的形状,以弯曲成弓状。在此情况下,不锈钢层113a并不扩展与收缩,因为其具有比橡胶层113b或氟树脂层113c更高的杨氏模量,由此最外部的氟树脂层113c较大地扩展。因此,在F和D部分处的曲率半径越小,氟树脂层113c扩展得越多,使得机械应力增加。 

在加热器111的宽度方向的中部的E部分处,顺应加热器111的形状曲率变为零。因此,定影套113的放大横截面图如图17C中所示。不锈钢层113a、橡胶层113b和氟树脂层113c都变平坦,使得应力作用在氟树脂层113c上,应力作用方向为使得氟树脂层从自由形状收缩。 

此外,定影套113开始旋转时的扭矩大于稳定旋转时的扭矩。所以氟树脂层113c在开始旋转时接收大的摩擦力,由此受到强的机械应力。 

换句话说,每次当定影套113旋转或开始旋转时,薄的氟树脂管123的动态性能较差方向上的这种应力重复出现。这在每次定影套113 旋转或开始旋转时重复,氟树脂层113c破裂从而出现裂纹。 

在此实施例的定影设备F2的情况下,如果成像设备的主体的寿命是打印50,000张纸,那么定影套开始旋转的次数最多是50,000,旋转圈数最多是1,000,000或更多。因此,定影辊113的氟树脂层113c需要具有高的挠曲强度。 

接下来,说明如第(3)点中所述的粘附至氟树脂表面的基于氟的脂。 

在此实施例的定影设备F2中,加热器111在被驱动时达到180摄氏度或更高的温度。在此情况下,施加在定影套113的内表面上的基于氟的脂被加热使得其流动能力增强。当定影套113在被加热状态下反复旋转时,基于氟的脂以非常微小的量从定影套113的端部部分溢流,通过毛细效应经过压区N,并且微小量的基于氟的脂循环至定影套113的表面。然后,这些基于氟的脂粘附至定影套的氟树脂层113c。基于氟的脂在氟树脂层113c的聚合物球晶之间穿过,并且导致化学反应,从而加速氟树脂层113c的劣化。如果氟树脂层113c的劣化被加速,则当定影套113旋转时反复作用的应力会使得在氟树脂层113c的表面(定影套113的表面)上出现裂纹。 

(评测) 

为了检查装备有包括根据本实施例的定影套113的定影设备F2的成像设备的效果,用结晶度的测量来评测调色剂定影能力(对调色剂的热传导的效率的指标)、以及在耐久使用(定影套的耐久性的指标)之后是否出现裂纹。进一步地,在此实施例中,还执行与定影套113的氟树脂层113c中的裂纹相关的“使用基于氟的脂的加速测试”。 

(使用基于氟的脂的加速测试的评测方法) 

本评测的目的在于执行当基于氟的脂粘附至定影套113的氟树脂层表面并在氟树脂聚合物球晶之间穿过而加速劣化时与裂纹的出现相关的加速评测。 

用于加速的方法包括:基于氟的脂的粘附量、升高温度以促进化学反应、减小定影套的曲率半径以增加氟树脂层中的机械应力。在此情况下,定影套的放大的截面图如图17B中所示,在图17B中,不锈钢层113a、橡胶层113b和氟树脂层113c都顺应不锈钢层113a的形状,弯曲成弓状,由此最外的氟树脂层113c扩展很多。 

具体的方法结合图18A和18B说明。 

图18A和18B是使用基于氟的脂的加速测试的示例图。 

首先,为了防止定影套113在工作期间变形,直径为 的不锈钢棒181(下文称为芯)插入定影套中。在此状态下,定影套113在八个位置处沿圆周方向被切割。如图18A中所示,切割位置分别距离所述端部部分10.0mm、53.3mm、63.3mm、111.5mm、121.5mm、169.8mm、179.8mm以及223.0mm。基于氟的脂(由Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造的MOLYKOTE HP-300脂)施加至被切割成10mm宽度的定影套节段182a、182b、182c、182d和182e。基于氟的脂所施加的定影套节段被从芯上抽出,并且在此状态下,定影套节段在恒温炉中在200摄氏度的温度下被加热五分钟。然后将其从恒温炉取出,并在室温下冷却一个小时或更长时间。接着,以中性洗涤剂清洁已冷却定影套节段表面上的基于氟的脂。在此情况下,所述定影套节段插入待清洁的芯中,使得所述定影套节段不变形。 

接下来,如图18B中所示,使用游标卡尺183夹住定影套节段,视觉观察定影套节段的氟树脂层中具有最大曲率的部分C,以确定是否出现裂纹。当视觉观察裂纹的出现时,使用带有荧光照明或类似装置的放大镜。在视觉观察之后,将间隔d减小1mm。对此进行重复,直到在部分C出现如图所示的裂纹。然后,当出现裂纹时的间隔d(mm)的值定义为出现裂纹时的曲率半径。对于各个定影套节段182a、182b、182c、182d和182e各执行一次所述操作,使得使用五个点中的最大值。如果即使在定影套节段被完全挤扁时仍无裂纹出现,则定义为d=0mm。如果氟树脂层的耐受性能使得不容易出现裂纹,则间隔d的值较小。与之相反,如果氟树脂层不具有耐受性能,使得 容易出现裂纹,则间隔d的值较大。 

<评测结果> 

在下文中将详细说明此实施例的试样和用于评测的对比例。 

总共制造17种试样。因为所述试样与实施例1中相同,所以省去详细说明。 

对于15微米的管厚,使得褶皱能够在制造过程中被适当地拉平展的所述轴向拉伸量(%)是10%。因此,所制造的试样包括五种类型:2%、3%、4%、6%和10%。 

对于20微米的管厚,使得褶皱能够在制造过程中被适当地拉平展的所述轴向拉伸量(%)是8%。因此,所制造的试样包括七种类型:1%、2%、3%、4%、5%、6%和8%。 

对于25微米的管厚,使得褶皱能够在制造过程中被适当地拉平展的所述轴向拉伸量(%)是5%。因此,所制造的试样包括三种类型:1%、3%和5%。 

对于30微米的管厚,使得褶皱能够在制造过程中被适当地拉平展的所述轴向拉伸量(%)是4%。因此,所制造的试样包括两种类型:2%和4%。 

总共十七种类型试样的详细设置、以及定影能力评测结果及其耐受性能评测结果在表2中示出。从实施例2-1至实施例2-7的试样具有20微米或更小的树脂管厚、以及50%或更小的树脂管结晶度。从对比例2-1至对比例2-10的试样具有20微米或更大的树脂管厚、或者50%或更大的结晶度。 

对于15微米和20微米的管厚的定影能力,定影能力(即反射密度降低比率)的评测是小于20(%),结论是“合格”。对于25微米和30微米的管厚,定影能力(即反射密度降低比率)的评测是大于20(%),结论是“不合格”。换句话说,其表明通过使管较薄改善了对调色剂的热传导的效率。 

关于耐久性能的“合格”和“不合格”表示耐久性测试的结果。结果“合格”表示在成像设备的主体的寿命期间在氟树脂层(即定影套的表面层)中不出现裂纹。结果“不合格”表示出现裂纹。根据所述结果,从实施例2-1至实施例2-7的试样就定影能力而言是“合格”,就耐久性能而言也是“合格”。 

图19示出所述结果的图。图的水平轴表示氟树脂管在轴向拉伸步骤中的拉伸量(%),图的竖直轴表示结晶度(%)。为了方便起见,针对15微米、20微米、25微米和30微米的管厚绘制了曲线。 

在图19中,关于15微米、20微米、25微米和30微米的管厚的每根曲线示出单调增加的趋势(即随着氟树脂管在轴向拉伸步骤中被拉伸的越多,结晶度也增加越多的趋势)。此外,可以理解的是,随着拉伸比率增加使得氟树脂管变薄,结晶度有增加的趋势。 

从该评测结果可以理解的是,控制氟树脂的取向结晶使得定影套具有50%或更小的结晶度对于防止在氟树脂层中出现裂纹是有效的。 

对于此实施例的定影套113,在20微米管厚的情况下,将结晶度控制为50%或更小的具体方法是将氟树脂管123在轴向拉伸步骤中的拉伸量控制为5%或更小。进一步地,在15微米管厚的情况下,将氟树脂管123在轴向拉伸步骤中的拉伸量控制为3%或更小。 

此外,如果要充分地抑制管上褶皱的出现,理想的是将结晶度控制在43%至50%的范围内。 

进一步地,为了在抑制管上出现褶皱的同时将结晶度控制在50%或更小,在20微米管厚的情况下,理想的是将氟树脂管123在轴向拉伸步骤的拉伸量控制在1%至5%的范围内。此外,在15微米管厚的情况下,理想的是,将氟树脂管123在轴向拉伸步骤的拉伸量控制在 2%至3%的范围内。 

需要注意的是,尽管在适当轴向拉伸步骤中的、用于在抑制褶皱的同时将管的结晶度控制在50%或更小的拉伸比取决于氟树脂管除厚度之外的差异,但是,在厚度20微米或更小的氟树脂管的情况下,如果拉伸比设置为在1%至5%的范围内,则能够实现褶皱的抑制以及将结晶度基本上控制在适当范围之内。 

如上所述,通过将树脂管123的厚度控制为20微米或更小能够得到良好的定影能力,并且,通过将结晶度控制为50%或更小,能够防止在耐久期间在氟树脂层113中出现裂纹。因此,能够提供具有高热传导效率和高耐久性能的定影套。 

此外,使用基于氟的脂的加速测试在下述条件下进行:对于15微米管厚,进行2%、3%、4%、6%和10%五种轴向拉伸量;对于20微米管厚,进行1%、2%、3%、4%、5%、6%和8%七种轴向拉伸量。 

在图20中示出评测结果。图的水平轴表示结晶度(%),图的竖直轴表示加速测试的结果d(mm)。对于绘制的曲线,实线对应于20微米的管厚,虚线对应于15微米的管厚。 

在图20中,对应于20微米管厚和15微米管厚的各曲线具有单调增加的趋势。换句话说,结晶度越大,氟树脂中越容易出现裂纹,使得d距离增加。如果结晶度是45%或更小,则在d=0的状态下不会出现管裂纹。根据此结果,可以理解的是,当结晶度降低时在氟树脂层中较不容易出现裂纹。 

根据上述的数据,可以理解的是,如果定影设备的结构改变,则氟树脂层所需的结晶度值也改变。更特别地,根据定影套的最小曲率半径rM的值,所述值如下述(1)、(2)和(3)所举的例子那样变化。 

(1)在此实施例中示出的定影设备F2中,例如,定影套113在如图17B中所示的部分F和D处具有最小曲率半径,并且所述最小曲率半径的值是rM=5mm。大体上,对于使用平坦加热器和直径为大约 至 的定影套的、形成宽度为大约几个毫米的压区的定影设 备而言,最小曲率半径rM的值在3mm至6mm的范围内。如果值rM在3mm至6mm的范围内,则当加速测试结果d的值在d=rM×2=6至12mm的范围内时必须没有裂纹出现。因此,理想的是结晶度应该为50%或更小,原因在于必须实现d=6mm或更小。 

(2)如果定影套的最小曲率半径rM为6mm或更大,则当加速测试结果d的值为rM×2=12mm时必须没有裂纹出现。因此,d的值能够是12mm或更小,并且结晶度能够是60%或更小。然而,对于定影设备的结构而言,如果rM是6mm或更大,则必须采取措施增加定影套的直径,增加定影设备的尺寸,减小压区的宽度,或采取其它措施。 

(3)在定影设备中,如果定影套的最小曲率半径在压区的下游(在图17A的F部分附近)减小,则有一个有利之处,即调色剂比较不容易残留在氟树脂层上,这样导致很少出现图像缺陷。利用此有利之处,能够获得具有高图像质量的调色剂图像。如果结晶度是45%或更小,则即使加速测试结果d的值为0mm,也不会出现裂纹。因此,氟树脂层即使在极小曲率的情况下也能够耐久。因此,定影设备的设计灵活性增加,这是更加理想的。用于获得45%或更小结晶度的措施包括:增加氟树脂管熔融时的熔融温度使得取向降低的方法、改变注射熔融氟树脂的条件状况以减小拉伸倍数及降低取向的方法。然而,如果结晶度为40%或更小,则氟树脂管变得软化,从而容易产生孔,或者在形成氟树脂管时存在困难。因此理想的是,结晶度在40%至45%的范围内。 

如上所述,对于氟树脂层而言所需要的氟树脂管的结晶度根据定影设备的结构而不同。 

本申请要求2007年7月20提交的日本专利申请第2007-189399号的优先权,在此通过援引而将该专利申请的全文引入本申请。 

去获取专利,查看全文>

相似文献

  • 专利
  • 中文文献
  • 外文文献
获取专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号