CN101211150A - 定影装置、定影设备和成像设备 - Google Patents

定影装置、定影设备和成像设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种定影装置、定影设备和成像设备,该定影装置至少具有:筒状基材,当该筒状基材是具有柔软性的环带状时,厚度波动在约±10%以内,或当该筒状基材是具有刚性的圆筒管状时,外径波动在约±0.5%以内;弹性层,该弹性层布置在基材上且厚度波动在约±5%以内;和表面层,该表面层布置在弹性层上,表面层的厚度沿基材的圆周方向的波动在约±5%以内,而且,在基材的宽度方向上,表面层的表面的伸长率从中央部向两端部增加。所述定影设备和成像设备具有该定影装置。

Description

定影装置、定影设备和成像设备
技术领域
本发明涉及一种定影装置、定影设备和成像设备。
背景技术
当使用电子照相方法形成图像时,使用配备了至少一对相对地布置在成像设备中以形成接触部的定影装置的定影设备,使在如纸等记录介质表面上形成的调色剂图像定影。
作为该定影设备,一般广泛地使用具有下列构造的定影设备,所述构造中利用例如轴向上外径恒定的定影辊或宽度方向上厚度恒定的定影带等所谓的直线形定影部件,对在由相对地布置的一对定影部件形成的接触部的宽度方向上的挤压力进行控制,以便以恒定的压力相互挤压。但是,以往已经提出了各种各样的具有其它构造的定影设备。
例如,可以提及将由一对定影装置形成的接触部的宽度方向上的挤压力控制成该挤压力朝着中央部侧变小而朝两端部侧变大的定影设备。在这样的定影设备中,由于传送时存在将记录介质拉向其端部的作用力,所以可以抑制记录介质起皱。在这样的定影设备中,使用直线形定影装置,当组装定影设备时,将定影装置安装成在接触部的宽度方向上建立挤压力的上述分布。
另一方面,还提出了使用非直线形定影装置的方法。
例如,提出了一种加压旋转体,其是在通过在金属芯上形成橡胶层而构成的加压旋转体,其中,该加压旋转体的金属芯的形状是在中央部设有最大直径且直径朝着两端呈锥形变细而形成,所形成的包覆金属芯的橡胶层的厚度从端部向中央部变薄(特开平9-152803号公报)。在该加压旋转体中,因为具有该构造,形成了该加压旋转体的外径在轴向上的两端部较大且朝着中央部变小的倒冠形状(下文有时称为“喇叭形”);因此,在记录和传送时起到将记录介质拉向两端部的力发挥作用,使记录介质稳定化的作用,从而抑制纸的起皱。
并且,除了这些,还提出了一种弹性旋转体,其是在具有橡胶层和布置在该橡胶层上的表面树脂层的弹性旋转体,其中,表面树脂层具有沿母线方向连续布置且层厚度比其它部分厚的突起部分(特公平6-42112号公报)。在该弹性旋转体中,当它不形成倒冠形状时,仅传送性可得到改进。而当它形成倒冠形状时,不易在与送纸方向垂直的方向上发生起皱。
发明内容
本发明提供一种定影装置和使用该定影装置的定影设备及成像设备,该定影装置可以抑制纸的起皱、制造容易、容易组装到定影设备上并且不会伴随着定影而产生条纹状图像缺陷。
即,根据本发明的第一方案,提供一种定影装置,其至少包括:
筒状基材,当该筒状基材是具有柔软性的环带状时,厚度波动在约±10%以内,或当该筒状基材是具有刚性的圆筒管状时,外径波动在约±0.5%以内;
弹性层,该弹性层布置在所述基材上且厚度波动在约±5%以内;和
表面层,该表面层布置在所述弹性层上,所述表面层的厚度沿所述基材的圆周方向的波动在约±5%以内,而且,在所述基材的宽度方向上,所述表面层的表面的伸长率从中央部向两端部增加。
根据本发明的第二方案,提供了如本发明的第一方案所述的定影装置,其中:
所述表面层在宽度方向上的长度为约220mm至约250mm;
在所述宽度方向上,所述表面层表面的中央部的伸长率(A1)与离所述表面层表面的所述中央部向两端部侧约110mm的位置的伸长率(B1)之比(B1/A1)为约1.25至约2.5。
根据本发明的第三方案,提供了如本发明的第一方案所述的定影装置,其中:
所述表面层在宽度方向上的长度为约320mm至约360mm;
在所述宽度方向上,所述表面层表面的中央部的伸长率(A2)与离所述表面层表面的所述中央部向两端部侧约160mm的位置的伸长率(B2)之比(B2/A2)为约1.25至约2.5。
根据本发明的第四方案,提供了如本发明的第一方案所述的定影装置,其中,在所述宽度方向上,所述表面层的厚度从中央部向两端部减小。
根据本发明的第五方案,提供了如本发明的第四方案所述的定影装置,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为约220mm至约250mm;
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的中央部向所述表面层的两端部侧约110mm的位置的厚度之差的绝对值为约10μm至约30μm。
根据本发明的第六方案,提供了如本发明的第四方案所述的定影装置,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为约320mm至约360mm;
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的中央部向所述表面层的两端部侧约160mm的位置的厚度之差的绝对值为约10μm至约30μm。
根据本发明的第七方案,提供了如本发明的第四方案所述的定影装置,其中,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最大值为约50μm以下,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最小值为约20μm以上。
根据本发明的第八方案,提供了一种定影设备,该定影设备包括:
加热装置;和
经布置而接触所述加热装置的加压装置,
所述加热装置或所述加压装置中的至少一个至少包括:
筒状基材,当该筒状基材是具有柔软性的环带状时,厚度波动在约±10%以内,或当该筒状基材是具有刚性的圆筒管状时,外径波动在约±0.5%以内;
弹性层,该弹性层布置在所述基材上且厚度波动在约±5%以内;和
表面层,该表面层布置在所述弹性层上,所述表面层的厚度沿所述基材的圆周方向的波动在约±5%以内,而且,在所述基材的宽度方向上,所述表面层的表面的伸长率从中央部向两端部增加。
根据本发明的第九方案,提供如本发明的第八方案所述的定影设备,其中,施加在由所述加热装置和所述加压装置形成的接触部上的挤压力沿所述宽度方向的波动在约±10%以内。
根据本发明的第十方案,提供了如本发明的第八方案所述的定影设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为约220mm至约250mm;
在所述宽度方向上,所述表面层的表面的中央部的伸长率(A1)与离所述表面层的表面的所述中央部向两端部侧约110mm的位置的伸长率(B1)之比(B1/A1)为约1.25至约2.5。
根据本发明的第十一方案,提供了如本发明的第八方案所述的定影设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为约320mm至约360mm;
在所述宽度方向上,所述表面层的表面的中央部的伸长率(A2)与离所述表面层的表面的所述中央部向两端部侧约160mm的位置的伸长率(B2)之比(B2/A2)为约1.25至约2.5。
根据本发明的第十二方案,提供了如本发明的第八方案所述的定影设备,其中,在所述宽度方向上,所述表面层的厚度从中央部向两端部减小。
根据本发明的第十三方案,提供了如本发明的第十二方案所述的定影设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为约220mm至约250mm;
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的所述中央部向所述表面层的两端部侧约110mm的位置的厚度之差的绝对值为约10μm至约30μm。
根据本发明的第十四方案,提供了如本发明的第十二方案所述的定影设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为约320mm至约360mm;
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的所述中央部向所述表面层的两端部侧约160mm的位置的厚度之差的绝对值为约10μm至约30μm。
根据本发明的第十五方案,提供了如本发明的第十二方案所述的定影设备,其中,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最大值为约50μm以下,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最小值为约20μm以上。
根据本发明的第十六方案,提供了一种成像设备,所述成像设备包括:潜像保持部件;充电单元,该充电单元对所述潜像保持部件的表面进行充电;潜像形成单元,该潜像形成单元在所述潜像保持部件的带电表面上形成潜像;调色剂图像形成单元,该调色剂图像形成单元用显影剂使所述潜像显影以形成调色剂图像;转印单元,该转印单元将所述调色剂图像从所述潜像保持部件的表面转印到记录介质的表面上;和定影单元,所述定影单元对转印到所述记录介质上的所述调色剂图像进行定影,
所述定影单元至少包括:
加热装置;和
经布置而接触所述加热装置的加压装置,
所述加热装置或所述加压装置中的至少一个至少包括:筒状基材,当该筒状基材是具有柔软性的环带状时,厚度波动在约±10%以内,或当该筒状基材是具有刚性的圆筒管状时,外径波动在约±0.5%以内;弹性层,该弹性层布置在所述基材上且厚度波动在约±5%以内;和表面层,该表面层布置在所述弹性层上,所述表面层的厚度沿所述基材的圆周方向的波动在约±5%以内,而且,在所述基材的宽度方向上,所述表面层的表面的伸长率从中央部向两端部增加。
根据本发明的第十七方案,提供了如本发明的第十六方案所述的成像设备,其中,施加在由所述加热装置和所述加压装置形成的接触部上的挤压力沿所述宽度方向的波动在约±10%以内。
根据本发明的第十八方案,提供了如本发明的第十六方案所述的成像设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为约220mm至约250mm;
在所述宽度方向上,所述表面层的表面的中央部的伸长率(A1)与离所述表面层的表面的所述中央部向两端部侧约110mm的位置的伸长率(B1)之比(B1/A1)为约1.25至约2.5。
根据本发明的第十九方案,提供了如本发明的第十六方案所述的成像设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为约320mm至约360mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层的表面的中央部的伸长率(A2)与离所述表面层的表面的所述中央部向两端部侧约160mm的位置的伸长率(B2)之比(B2/A2)为约1.25至约2.5。
根据本发明的第二十方案,提供了如本发明的第十六方案所述的成像设备,其中,在所述宽度方向上,所述表面层的厚度从中央部向两端部减小。
根据本发明的第二十一方案,提供了如本发明的第二十方案所述的成像设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为约220mm至约250mm;
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的所述中央部向所述表面层的两端部侧约110mm的位置的厚度之差的绝对值为约10μm至约30μm。
根据本发明的第二十二方案,提供了如本发明的第二十方案所述的成像设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为约320mm至约360mm;
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的中央部向所述表面层的两端部约160mm的位置的厚度之差的绝对值为约10μm至约30μm。
另外,根据本发明的第二十三方案,提供了如本发明的第二十方案所述的成像设备,其中,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最大值为约50μm以下,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最小值为约20μm以上。
根据本发明的第一方案,可以提供一种定影装置,与不使用第一方案的构造的情况相比,可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。与不使用第一方案的构造的情况相比,本发明第一方案的定影装置还具有容易制造、使用该定影装置容易组装定影设备和所形成的图像中不存在易于随着定影处理而产生的条纹状缺陷的优点。
根据本发明的第二方案,可以提供一种定影装置,与不使用第二方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第三方案,可以提供一种定影装置,与不使用第三方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第四方案,可以提供一种定影装置,与不使用第四方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。与不使用第四方案的构造的情况相比,本发明第四方案的定影装置还具有容易制造、使用该定影装置容易组装定影设备和所形成的图像中不存在易于随着定影处理而产生的条纹状缺陷的优点。
根据本发明的第五方案,可以提供一种定影装置,与不使用第五方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第六方案,可以提供一种定影装置,与不使用第六方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第七方案,可以提供一种定影装置,与不使用第七方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制所形成的图像的粒状感,并可以改进所形成的图像的耐久性。
根据本发明的第八方案,可以提供一种定影设备,与不使用第八方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱,同时定影设备的组装容易并且所形成的图像中不存在易于随着定影处理而产生的条纹状缺陷。
根据本发明的第九方案,可以提供一种定影设备,与不使用第九方案的构造的情况相比,定影设备的组装可以变得更容易,可以进一步可靠地抑制定影设备之间的纸起皱抑制性能的波动。
根据本发明的第十方案,可以提供一种定影设备,与不使用第十方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第十一方案,可以提供一种定影设备,与不使用第十一方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第十二方案,可以提供一种定影设备,与不使用第十二方案的构造的情况相比,其可以抑制记录介质的起皱,同时定影设备的组装容易并且所形成的图像中不存在易于随着定影处理而产生的条纹状缺陷。
根据本发明的第十三方案,可以提供一种定影设备,与不使用第十三方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第十四方案,可以提供一种定影设备,与不使用第十四方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第十五方案,可以提供一种定影设备,与不使用第十五方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制所形成的图像的粒状感,并可以改进所形成的图像的耐久性。
根据本发明的第十六方案,可以提供一种成像设备,与不使用第十六方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱,同时所形成的图像中不存在易于随着定影处理而产生的条纹状缺陷。
根据本发明的第十七方案,可以提供一种成像设备,与不使用第十七方案的构造的情况相比,其可以抑制成像设备之间的纸起皱抑制性能的波动。
根据本发明的第十八方案,可以提供一种成像设备,与不使用第十八方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第十九方案,可以提供一种成像设备,与不使用第十九方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第二十方案,可以提供一种成像设备,与不使用第二十方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱,同时所形成的图像中不存在易于随着定影处理而产生的条纹状缺陷。
根据本发明的第二十一方案,可以提供一种成像设备,与不使用第二十一方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第二十二方案,可以提供一种成像设备,与不使用第二十二方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制记录介质的起皱。
根据本发明的第二十三方案,可以提供一种成像设备,与不使用第二十三方案的构造的情况相比,其可以进一步可靠地抑制所形成的图像的粒状感,并可以改进所形成的图像的耐久性。
附图说明
图1是表示本发明的定影装置的一个示例性实施方案的表面层表面的伸长率在宽度方向上的变化的轮廓的一个例子的图表。
图2是表示本发明的定影装置的另一个示例性实施方案的表面层表面的伸长率在宽度方向上的变化的轮廓的一个例子的图表。
图3是表示本发明的定影装置的一个示例性实施方案的表面层的表面层厚度在宽度方向上的变化的轮廓的一个例子的图表。
图4是表示本发明的定影装置的另一个示例性实施方案的表面层的表面层厚度在宽度方向上的变化的轮廓的一个例子的图表。
图5是表示使用能够沿圆筒状支持体的轴向扫描的扫描型液滴喷射头用喷墨法在该圆筒状支持体的表面上形成表面层的方法的一个例子的示意简图。
图6是表示用喷墨法在圆筒状支持体的表面上形成表面层的方法的一个例子的示意简图,所述喷墨法使用通过将如图5所示的液滴喷射头在圆筒状支持体的轴向上多个相互连接且以矩阵方式布置而构成的一体型喷射头。
图7是表示用喷墨法在圆筒状支持体的表面上形成表面层的方法的一个例子的示意简图,所述喷墨法使用围绕圆筒状支持体的圆周面布置的圆筒型液滴喷射头。
图8是如图7所示的形成表面层的方法中配置圆筒状支持体使其轴向为垂直方向的情况下的示意简图。
图9是表示圆筒型液滴喷射头的一个例子的示意简图。
图10是表示用喷墨法形成表面层的方法的一个例子的示意简图,其中液滴喷射头的宽度等于或大于圆筒状支持体的轴向长度,从而在轴向上同时地涂布该圆筒状支持体的表面的轴向全长。
图11是表示由液滴喷射单元喷射出的液滴在圆筒状支持体的表面上着陆时的液体的分布的一个例子的示意简图。
图12是表示在形成表面层的方法的一个例子中使用的改进表观解像度的方法的一个例子的示意简图。
图13是表示使用能够沿圆筒状支持体的轴向扫描的扫描型液滴喷射头,用喷墨法在圆筒状支持体的表面上形成表面层的方法的另一个例子的示意简图。
图14是根据本发明的定影设备的第一实施方案所述的热辊型定影设备的结构简图。
图15是根据本发明的定影设备的第二实施方案所述的热辊/带型定影设备的结构简图。
图16是根据本发明的定影设备的第二实施方案的修改版所述的无带型定影设备的结构简图。
图17是根据本发明的定影设备的第三实施方案所述的热带/辊型定影设备的结构简图。
图18是根据本发明的定影设备的第四实施方案的热带型定影设备的结构简图。
图19是根据本发明的成像设备的第一实施方案所述的成像设备的结构简图。
图20是根据本发明的成像设备的第二实施方案所述的成像设备的结构简图。
图21是表示在实施例1中由液滴喷射头喷射的液滴的直径在实施例1中所用的基底辊的轴向上的变化的图表。
图22是表示实施例1中液滴喷射头的扫描速度在实施例1中所用的基底辊的轴向上的变化的图表。
具体实施方式
本发明的示例性实施方案所述的定影装置至少包括:筒状基材,当该筒状基材是具有柔软性的环带状时,厚度波动在约±10%以内,或当该筒状基材是具有刚性的圆筒管状时,外径波动在约±0.5%以内;弹性层,该弹性层布置在所述基材上且厚度波动在约±5%以内;和表面层,该表面层布置在所述弹性层上,所述表面层的厚度沿所述基材的圆周方向的波动在约±5%以内,而且,在所述基材的宽度方向上,所述表面层的表面的伸长率从中央部向两端部增加。
在基材是圆筒管状的情况中,此处“(基材的)宽度方向”是指(圆筒管状)基材的轴向。
因此,根据本发明的示例性实施方案所述的定影装置,可以抑制记录介质的起皱。本发明的示例性实施方案的定影装置还具有容易制造、使用该定影装置容易组装定影设备和所形成的图像中不存在易于随着定影处理而产生的条纹状缺陷的优点。由于下面举出的下列原因,预期可达到这些效果。
作为抑制纸起皱的第一种方法,可以举出如特开平9-152803号公报所述的方法,该方法中,将定影辊形成喇叭形,即定影辊的外径在轴向上从两端部向中央部变小。但是,在这种方法使用的定影辊的制造中,使用模具调整辊的轴向上的形状以便成为喇叭形。因此,仅能制造出可从模具上脱模的具有喇叭形的定影辊。
另外,由于在该喇叭形定影辊从模具上脱模时出现伤痕的发生率高,所以与外径在轴向上恒定的所谓的直线形定影辊成型时的情况相比,这样的喇叭形定影辊的产率较低。另外,由于与制造直线形定影辊的模具相比,制造喇叭形定影辊的模具本身需要微妙的形状控制,所以模具的单价也较高。
另一方面,作为示例性实施方案的定影装置,当制造辊状装置(定影辊)时,利用其中将用于形成表面层的溶液涂布在外径在轴向上恒定的辊形装置(基底辊)的表面上的方法来制造该辊装置。因此,当制造基底辊时,不需要使用喇叭形模具。并且,也可以在不使用模具的情况下形成表面层,后面将描述该方法的详细内容。当形成环带状装置(定影带)作为示例性实施方案的定影装置时,亦是如此。
因此,由于不需要使用喇叭形模具制造定影装置以抑制纸起皱,所以不存在随着喇叭形模具的使用而产生的伤痕,从而可以容易地制造出示例性实施方案的定影装置。
此外,作为抑制纸起皱的第二种方法,可以提及如特公平6-42112号公报所示的使用倒冠形弹性旋转体的方法,该弹性旋转体中,表面树脂层(表面层)具有层厚度比其它部分厚且沿母线方向连续布置的突起部分。但是,在这种方法中,由于表面层存在突起部分,所以定影时接触该弹性旋转体的表面的记录介质的传送速度在记录介质接触突起部分的前后发生不连续地变化;因此,在与记录介质的传送方向垂直的方向上产生条纹状图像缺陷。
另一方面,在示例性实施方案的定影装置中,因为在表面层的圆周方向上厚度基本是恒定的,所以与上述情况相反,在定影时接触定影装置的表面的记录介质的传送速度不会不连续地变化,并且不会在与记录介质的传送方向垂直的方向上产生条纹状图像缺陷。
抑制纸起皱的第三种方法包括调整接触部的压力分布的方法。在这种方法中,在组装定影设备时,需要调整施加在中央部的压力和施加在两端部的压力,以便使二者相互不同。
但是,对于各定影设备,很难调整定影辊的接触部在宽度方向上的压力分布达到一致,因而难以组装定影设备。另外,将发生定影设备之间的纸起皱抑制性能的波动。
另外,尽管定影辊通常由弹性层和/或表面层和形成有这些层的金属制支持体(所谓的芯棒)构成,但是为了满足缩短预热时间(从成像设备通电的时间点到将定影装置加热到可以进行定影的温度的时间点的时间)的要求,近年来弹性层已越来越薄。因此,具有在宽度方向上变化的外径的定影辊已经不太适合利用定影辊的弹性变形来调整接触部的压力分布,有时不能防止纸起皱。
另一方面,当一对定影装置中的一个是宽度方向上厚度恒定的带形定影装置时,需要对将该带压在另一辊形定影装置上的加压装置(垫)的形状进行控制。也就是说,为了得到所需要的压力分布,沿着与该加压装置的带接触的表面的宽度方向的轮廓需要非常精密地加工成弯曲状。但是,在这种情况中,垫之间的形状精度不可避免地发生变化;因此,存在挤压力在接触部的宽度方向上的分布受到很大影响的趋势,容易产生定影设备之间的纸起皱抑制性能的波动。
另外,与使用直线形定影辊来使接触部的压力分布基本均匀(加压接触部的挤压力在宽度方向上的最大值和最小值之差在约±10%以内)以组装定影设备的情况相比,当使用上述的外径(形状)在轴向上变化的定影辊时或当组装其中用垫将带形定影装置压在辊形定影装置上的定影设备时,由于用于组装的定影装置(在使用垫的情况下包括垫)的尺寸的微小差别或装置之间的组合位置的微小错位而在定影设备间产生施加在接触部的中央部上的压力和施加在端部上的压力之间的波动,所以在这点上,也存在定影设备之间的纸起皱抑制性能发生波动的趋势。
相比之下,在示例性实施方案的定影装置中,通过使用表面层的表面的伸长率在宽度方向上从中央部向两端部增加的构造,可以抑制纸起皱;因此,当用示例性实施方案的定影装置组装定影设备时,不需要进行调整使施加在接触部的中央部侧和端部侧的挤压力之间产生所需要的差。
也就是说,在配备了示例性实施方案的定影装置且布置定影装置以接触实施方案所述的定影装置的定影设备中,可以使挤压力在接触部的宽度方向上的分布类似于使用直线形定影辊的定影设备的挤压力分布;因此,该定影设备可以容易地组装。
下面将更加详细地描述示例性实施方案的定影装置。
示例性实施方案的定影装置的层构造包括筒状基材、依次层积在该基材上的弹性层和表面层。还可以根据需要在基材与弹性层之间或在弹性层与表面层之间布置如底涂层等中间层以改进粘附性。在示例性实施方案中,表面层(下文有时称为“防粘层”)对于调色剂具有防粘性,通过包含如氟树脂或氟橡胶等固体含氟材料而构成。此外,弹性层是指至少能弹性变形的层,该层通常通过包含弹性材料而形成。
当构成示例性实施方案的定影装置的筒状基材的形状为具有柔软性的环带状时,其厚度波动在±10%以内。当筒状基材是刚性圆筒管时,其外径波动在±0.5%以内。此外,构成示例性实施方案的定影装置的弹性层的厚度波动在±5%以内。
也就是说,该装置(下文有时称为“圆筒状支持体”)由筒状基材和布置在该基材上的弹性层构成,当该筒状基材是由耐热性树脂构成且具有在使用辊施加张力时可以自由变形的柔软性的环带状基材时,以恒定厚度的形状形成该筒状基材。
并且,当该筒状基材是如金属圆筒管等具有辊状部件的芯材料所需要的刚性的圆筒形基材时,它具有外径恒定的形状,即外径沿宽度方向(轴向)恒定的直线形。
因此,在示例性实施方案的定影装置为例如定影辊的情况下,在制造定影辊时,在形成表面层之前的定影装置(圆筒状支持体)的制造过程中,不需要使用喇叭形模具。因此,与使用传统的喇叭形模具制造的定影辊相比,该定影辊可以更容易地制得。当使用模具制造厚度在宽度方向上变化的定影带时,亦是如此。
在筒状基材的形状为环带状的情况中,当厚度波动在约±10%以上时,会产生定影装置表面磨损不均匀以及在旋转时纸在宽度方向上向左侧或右侧位移即所谓的跑偏等现象。另外,当有意识地使宽度方向上的厚度波动超出该范围时,必须控制宽度方向上的厚度,基材的制造性变差。厚度波动优选在约±8%以内。
并且,在筒状基材的形状是圆筒管状的情况下,如果外径的波动在约±0.5%范围以外,由于定影装置表面的磨损不均匀和由此产生的纸的传送速度的变化量变大,会产生图像缺陷。另外,当有意识地使宽度方向(轴向)上的厚度波动超出该范围时,需要利用例如金属圆筒的拉伸处理来进行宽度方向上的外径控制,使制造性变差。外径的波动优选在约±0.4%以内。
另外,当弹性层的厚度波动在约±5%范围以外时,由于定影装置表面的磨损不均匀和因厚度差产生的表面硬度差,有时会产生图像光泽不均匀。另外,当有意识地使宽度方向上的厚度波动超出该范围时,需要使用例如模具进行沿宽度方向的厚度控制,导致弹性层的制造性变差。厚度波动优选在约±3%以内。
当筒状基材的形状为环带状时,按如下方式得到厚度波动。即,在将基材沿其圆周方向分成8等份的8个位置的每处,沿各自的宽度方向等分成4份,各得到3个等分点,这样得到总共24个测定点,在这24个位置测定厚度,得到这24个测定点的平均值、最大值和最小值,分别以100×(最大值-平均值)/平均值和100×(最小值-平均值)/平均值得到正波动值和负波动值。在光学显微镜下观察基材的截面以求出每个测定点处的基材厚度。
并且,当筒状基材的形状是圆筒管状时,按如下方式得到外径的波动。即,在将基材沿其圆周方向分成8等份的8个位置的每处,沿各自的宽度方向分成4等份,各得到3个测定点,这样得到总共24个测定点,在这24个位置测定外径,得到这24个测定点的平均值、最大值和最小值,分别以100×(最大值-平均值)/平均值和100×(最小值-平均值)/平均值得到正波动值和负波动值。在光学显微镜下观察基材的截面以求出每个测定点处的基材的厚度。
另外,按如下方式得到弹性层的厚度波动。即,在将定影装置沿其圆周方向分成8等份的8个位置的每处,沿各自的宽度方向等分成4份,各得到3个测定点,这样得到总共24测定点,在这24个位置测定弹性层的厚度,得到这24个测定点的平均值、最大值和最小值,分别以100×(最大值-平均值)/平均值和100×(最小值-平均值)/平均值得到正波动值和负波动值。在光学显微镜下观察定影装置的截面以求出每个测定点处的弹性层的厚度。
另外,构成示例性实施方案的定影装置的表面层沿基材的圆周方向的厚度波动在约±10%以内。当所述沿圆周方向的厚度波动在该范围外时,表面层表面在圆周方向上产生凹凸,这会致使产生条纹状图像缺陷。厚度波动优选在约±7%以内,更优选在约±5%以内。
这里,按如下方式得到圆周方向上的厚度波动。即,在将宽度方向分成4等份的3个位置的每处,沿各自的圆周方向将定影装置分成8等份,获得这8个测定点,归总表面层厚度的平均值、最大值和最小值,接着分别以100×(最大值-平均值)/平均值和100×(最小值-平均值)/平均值得到正波动值和负波动值。对将宽度方向分成4等份的3个点均进行该操作,以分别得到宽度方向上这3个点处的正波动值和负波动值,以正厚度波动值和负厚度波动值的方式求得最大正波动值和最小负波动值。这里,在光学显微镜下观察定影装置的截面以测定各个测定点上的表面层厚度。
此外,在示例性实施方案的定影装置中,表面层的表面在宽度方向上的伸长率从中央部向两端部增加。
当定影时,记录介质通过接触部,使得由一对定影装置(其中至少一个由示例性实施方案的定影装置构成)形成的接触部的中央部(表面层的在宽度方向上的中央部)与通过该接触部的记录介质的中心线(与记录介质的传送方向平行且在与传送方向垂直的方向上将记录介质一分为二的线)重合。
因此,通过该接触部时的记录介质的传送速度在中央部最慢,在两端部侧较快,通过该接触部时的记录介质在与传送方向垂直的方向受到向两侧牵拉的力,从而可抑制纸起皱。
但是,当宽度方向上的伸长率的最大值与最小值的比(最大伸长率之比(最大值/最小值))太小时,有时难以抑制纸起皱。因此,最大伸长率之比优选为至少约1.25倍以上。对最大伸长率之比Δg的上限没有特别限定,但是有时难以形成表面层;因此,实际上,最大伸长率之比优选为约2.5倍以下。
对表面层表面在圆周方向的伸长率没有特别限定,只要在表面层表面的任意位置上,表面层表面在宽度方向上的伸长率从其中央部向两端部增大就可以。但是,通常,圆周方向的伸长率优选为恒定。这里,“表面层表面在圆周方向上的伸长率恒定”是指将定影装置沿圆周方向等分成8份的8个点的位置处的伸长率的最大值与最小值的差为伸长率的约10%以下。
并且,“表面层表面在宽度方向上的伸长率从其中央部向两端部增大”不仅包括伸长率从中央部向两端部单调地增加的情况,而且包括尽管从中央部向两端部伸长率多次增减但是伸长率总体地增大的情况。
可按如下方式确定伸长率是否“总体地增大”。即,在其中央部分割实际伸长率的轮廓,均以直线近似表示从作为起点的中央部向各个端部的伸长率变化时,可通过伸长率是否从中央部向两端部线性地增加来判断实际伸长率的轮廓是否为总体地增大。
此外,伸长率“从中央部向两端部单调地增加”是指当从中央部向两端部移动时,伸长率总是沿宽度方向持续增加,没有在一些片段中变成降低,或伸长率即使在一些片段中在宽度方向上保持恒定值,在其它片段中也持续增加。
以中央部作基准,表面层表面在宽度方向上的伸长率从中央部向一个端部的增加趋势和从中央部向另一端部的增加趋势优选是对称的。当从中央部向一个端部的增加趋势和从中央部向另一端部的增加趋势以中央部作基准不对称时,穿过由一对定影装置形成的接触部的记录介质有时会从由中央部向一个端部侧移动着从定影装置排出。并且,以与记录介质的传送方向垂直的方向拉伸记录介质的力在记录介质的中心线的左右两侧之间变得不对称;因此,有时纸反而更容易起皱。
这里,“以中央部作基准,表面层表面在宽度方向上的伸长率从中央部向一个端部的增加趋势和从中央部向另一端部的增加趋势优选是对称的”是指离中央部向两端部的距离相同的任意两点的伸长率基本相同(这两点处表面层的伸长率之差为这两个伸长率中的较小值的约10%以内)。
此外,在示例性实施方案中,“中央部”通常是指表面层的宽度方向上的一端与另一端之间的正中点。当表面层的宽度方向的长度为例如300mm时,从一端向另一端移动150mm处的位置成为所述中央部。
这是因为,在一般的成像设备中,成像设备中的记录介质传送通道的构成使得记录介质可以以穿过由一对定影装置形成的接触部的记录介质的中心线与表面层的宽度方向上的中心点重合的方式穿过该接触部。
但是,当成像设备中的记录介质传送通道的构成使得记录介质可以以穿过由一对定影装置形成的接触部的记录介质的中心线与从该表面层的宽度方向的中心点偏向一端侧或另一端侧所到达的预定位置重合的方式穿过该接触部时,该预定位置成为所述中央部。在这种情况中,实际上,中央部优选设定在离中央部向任一端部约60mm以内的位置,更优选在约50mm以内。
在示例性实施方案中,按如下方式测定伸长率。
在将试验样品切成5mm宽并在卡盘间距为5mm的条件下设置在夹具中后,利用热机械分析装置(商品名:TMA-60,由岛津制作所生产),在170℃的温度下和50g的施加负荷下测定伸长率。
当制备从定影装置切出的试验样品时,用酸/碱适当地溶解附着在表面层背面上的橡胶并洗净以得到单独的表面层作为样品,接着类似地切成评价样品宽度,再加以测定。
现在参照附图描述在宽度方向上表面层表面的伸长率的变化方式。
图1是定影装置的表面层表面相对于宽度方向的伸长率的变化的轮廓的一个例子的图表,横轴表示表面层表面的宽度方向,纵轴表示伸长率。此外,在附图中,附图标记P1表示通过接触部的记录介质的尺寸和接触部处的通过位置(表面层表面的宽度方向的长度和记录介质在表面层表面的宽度方向上的接触位置),附图标记C所示的点划线表示记录介质的中心线(在表面层表面的宽度方向的长度上的中心点)。这里,在图1所示的例子中,表示该记录介质以该记录介质的中心线C与表面层表面的中央部重合的方式通过接触部。
在图1所示的例子中,示出了轮廓的例子,其中,在从中央部向两端部行进时,伸长率单调地增加。因此,当使用具有图1所示的轮廓的定影装置时,可以抑制纸起皱。在图1所示的上升轮廓中,在从中央部向两端部行进时伸长率线性地增加。但是,伸长率也可以以绘出曲线的方式单调地增加。
图2是表示定影装置的表面层表面相对于宽度方向的伸长率的变化的轮廓的另一个例子的图表,横轴表示表面层的表面的宽度方向,纵轴表示伸长率。并且,附图标记P1和C与图1所示的附图标记类似,附图标记P2表示通过接触部的记录介质的尺寸和接触部的通过位置(表面层表面的宽度方向的长度和记录介质在表面层表面的宽度方向上的接触位置)。但是,就表面层表面的宽度方向的长度而言,以记录介质P1作基准时,假定记录介质P2在P1的约1/2至约1/5以内。此外,在附图中,X所示的宽度比记录介质P2的表面层表面的宽度方向的长度稍大(相对于记录介质P2的宽度,X所示的宽度为约1.1倍至约1.5倍)。
图2所示的例子具有基本上在从中央部向两端部行进时伸长率总体地增大的轮廓。但是,在该轮廓内,中央部附近(图中X所示的区域)的伸长率在宽度方向上具有恒定值,从中央部附近的两侧向两端部行进时,伸长率增大,绘出近似直线的轻微曲线。
根据图2所示的轮廓,尽管向传送方向两端侧拉伸的力施加在记录介质P1上,但是在记录介质P2通过的区域中(在X所示的区域内),由于伸长率沿宽度方向是恒定的,所以不存在施加在记录介质P2上的向传送方向两侧拉伸的力。因此,抑制纸起皱的力施加在记录介质P1上,但是,抑制纸起皱的力没有施加在记录介质P2上。
这样,作为示例性实施方案所述的定影装置的一个示例性实施方案,如图2的例子所示,可以形成具有以下伸长率轮廓的构造:其中可抑制纸起皱的力有选择地仅施加在具有特定尺寸的记录介质上。
例如,当记录介质P1是如A4或A3尺寸的纸等趋于在纸上产生起皱的记录介质,而记录介质P2是如明信片尺寸等原本难以在纸上产生起皱的小尺寸记录介质时,可以使用具有其中可抑制纸起皱的力有选择地仅施加在具有特定尺寸的记录介质上的伸长率轮廓的示例性实施方案的定影装置。
当宽度方向上伸长率的变化程度相对于通过接触部的记录介质的尺寸而言相对较低时,由于将记录介质向传送方向的两侧拉伸的力难以作用,所以可能存在不能防止纸起皱的情况。
在定影设备中使用的定影装置的宽度方向上的尺寸也取决于配备该定影设备的成像设备是一般用在办公室等中的除了打印A4尺寸的纸之外还打印A3或B5尺寸的纸的大型机器,还是一般用在家庭中的除了打印A4或B5尺寸的纸之外还打印明信片纸的小型机器。
当考虑这种情形时,在主要能纵向地供应A3纸(包括最大A3以上的尺寸的纸)的定影装置的情况中,即在表面层的宽度方向的长度为320mm~360mm的情况中,在宽度方向上表面层的中央部的伸长率(A2)相对于离中央部向两端部侧160mm的位置的伸长率(B2)之比(B2/A2)优选为约1.25至约2.5。
当宽度方向上表面层的中央部的伸长率(A2)相对于离中央部向两端部侧160mm的位置的伸长率(B2)之比(B2/A2)小于约1.25时,有时难以抑制纸起皱。另一方面,当宽度方向上表面层中央部的伸长率(A2)与离中央部向两端部侧160mm的位置的伸长率(B2)之比(B2/A2)超过约2.5时,由于将记录介质向与其传送方向垂直的方向拉伸的力太强,所以有时会在纸上产生有波纹感的起皱。
另一方面,在主要能纵向地供应A4纸的定影装置的情况中,即在表面层的宽度方向的长度为220mm~250mm的情况中,在宽度方向上表面层的中央部的伸长率(A1)相对于离中央部向两端部侧110mm的位置的伸长率(B1)之比(B1/A1)优选为约1.25至约2.5。
当表面层的中央部的伸长率(A1)相对于离中央部向两端部侧110mm的位置的伸长率(B1)之比(B1/A1)小于约1.25时,有时难以抑制纸起皱。另一方面,当表面层的中央部的伸长率(A1)与离中央部向两端部侧110mm的位置的伸长率(B1)之比(B1/A1)超过约2.5时,由于将记录介质向与其传送方向垂直的方向拉伸的力太强,所以有时会在纸上产生有波纹感的起皱。
对控制表面层表面的伸长率在宽度方向上的变化的方法没有特别限定。其例子包括下列两种控制伸长率的方法。
第一种控制伸长率的方法
第一种控制伸长率的方法是包括将表面层厚度沿宽度方向从中央部向两端部减少的方法。
当表面层厚度在宽度方向上变化时,在当使一对定影装置相互加压接触使得沿宽度方向的挤压力均匀时形成的接触部上,表面层表面的弹性变形量即伸长率,在表面层厚的地方较小,在表面层薄的地方较大。
第一种方法通过利用宽度方向上表面层厚度的差来控制表面层表面的伸长率。因此,从宽度方向上的伸长率的可控制性的角度出发,特别优选的是,仅选择一种材料作为构成表面层的材料组成。
这里,“表面层厚度沿宽度方向从中央部向两端部减少”不仅包括厚度从中央部向两端部单调地减少的情况,而且包括尽管厚度从中央部向两端部多次增减,但是厚度总体地减少的情况。
当在中央部分割实际表面层的厚度的轮廓,均以直线近似表示从作为起点的中央部到各个端部的厚度的变化时,可以根据厚度是否从中央部向两端部线性地减少来判断表面层厚度是否“总体地减少”。
另外,“厚度从中央部向两端部单调地减少”是指当从中央部向两端部行进时,厚度总是沿宽度方向持续减少,没有在一些片段中变成增大,或厚度即使在一些片段中在宽度方向上保持恒定值,在上述之外的其它片段中也持续减少。
此外,以中央部作基准,在宽度方向上的表面层厚度从中央部向一个端部的减少趋势与从中央部向另一端部的减少趋势优选是对称的。当从中央部向一个端部的减少趋势与从中央部向另一端部的减少趋势以中央部作基准不对称时,穿过由一对定影装置形成的接触部的记录介质有时会从由中央部向一个端部侧移动着从定影装置排出。并且,以与记录介质的传送方向垂直的方向拉伸记录介质的力在记录介质的中心线的左右两侧之间变得不对称;因此,有时纸反而更容易起皱。
这里,“以中央部作基准,在宽度方向上的表面层厚度从中央部向一个端部的减少趋势与从中央部向另一端部的减少趋势对称”是指在离中央部向两端部的距离相同的任意两点上的表面层厚度基本相同(这两个位置处的表面层厚度相对于其中任一位置的厚度之差在±5%以内)。
第二种控制伸长率的方法
可以举出的第二种控制伸长率的方法包括从中央部向两端部沿宽度方向改变构成表面层的材料的组成。具体地说,表面层的中央部侧用具有较大弹性变形量即较大伸长率的材料构成,表面层的端部侧用具有较低的伸长率的材料构成。例如,在将如四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(下文有时称为“PFA”)等氟树脂用作构成表面层的主材料的情况中,通过改变用来聚合得到PFA的两种单体的共聚比,可以制备具有较大的伸长率的PFA和具有较小的伸长率的PFA。当沿表面层的宽度方向改变这两种PFA的混合比来形成表面层时,可以控制宽度方向上表面层表面的伸长率。
在第二种方法中,通过利用构成表面层的材料组成在宽度方向上的变化来控制表面层表面的伸长率。因此,从宽度方向上伸长率的可控制性的角度出发,特别优选使表面层厚度在宽度方向上保持恒定。但是,根据需要,也可以组合第一种和第二种方法。
可以利用下面描述的喷墨法容易地制备用第一种和第二种控制伸长率的方法中的任一种形成的表面层。
表面层厚度在宽度方向上的变化方式
现在,参照附图描述第一种控制伸长率的方法中表面层厚度在宽度方向上的变化方式。
图3是表示定影装置的表面层厚度相对于表面层宽度方向的变化的轮廓的一个例子的图表,横轴表示定影装置(表面层)的宽度方向,纵轴表示定影装置(表面层)的厚度。并且,在附图中,附图标记P1表示通过接触部的记录介质的尺寸和接触部的通过位置(表面层的宽度方向的长度和记录介质在表面层宽度方向上的接触位置),附图标记C所示的点划线表示记录介质的中心线(在表面层的宽度方向的长度上的中心点)。这里,在图3所示的例子中,表示该记录介质以该记录介质的中心线C与表面层的中央部重合的方式通过接触部。
图3表示在从中央部向两端部行进时表面层厚度单调地减少的轮廓的一个例子。因此,当使用具有图3所示的轮廓的定影装置时,可以抑制纸起皱。尽管在图3所示的下降轮廓中,在从中央部向两端部行进时厚度线性地减少,但是表面层厚度也可以以绘出曲线的方式单调地减少。
图4是表示定影装置的表面层厚度沿表面层的宽度方向变化的轮廓的另一个例子的图表,横轴表示定影装置(表面层)的宽度方向,纵轴表示定影装置(表面层)的厚度。并且,附图标记P1和C与图3所示的附图标记相同,附图标记P2表示通过接触部的记录介质的尺寸和接触部的通过位置(表面层的宽度方向的长度和记录介质在表面层的宽度方向上的接触位置)。但是,就表面层的宽度方向的长度而言,以记录介质P1作基准时,假定记录介质P2在P1的约1/2至约1/5以内。此外,在附图中,X所示的宽度比记录介质P2的表面层的宽度方向的长度稍大(相对于记录介质P2的宽度,X所示的宽度为约1.1倍至约1.5倍)。
图4所示的例子具有基本上在从中央部向两端部行进时表面层厚度总体地减少的轮廓。但是,在该轮廓中,中央部附近(图中用X表示的区域)的表面层厚度沿宽度方向具有恒定值,从中央部附近的两侧向两端部行进时,表面层厚度减少,绘出近似直线的轻微曲线。
在图4所示的伸长率的轮廓中,将记录介质P1向传送方向两侧拉伸的力作用在记录介质P1上,但是在记录介质P2通过的区域(X所示的区域)中表面层厚度在宽度方向上是恒定的。因此,记录介质P2上没有受到将记录介质P2向传送方向两侧拉伸的力。因此,抑制纸起皱的发生的力作用在记录介质P1上,而抑制纸起皱的发生的力没有作用在记录介质P2上。
如上文所示,作为本发明的示例性实施方案的定影装置,如图4的情况所示,可以形成具有以下表面层厚度的轮廓的构造:其中可抑制纸起皱的力有选择地仅作用在特定尺寸的记录介质上。
例如,当记录介质P1是如A4或A3尺寸的纸等容易发生纸起皱的记录介质,而记录介质P2是如明信片纸等尺寸小因而很难产生纸起皱的记录介质时,可以使用具有以下示例性实施方案的构造的定影装置,其中,该实施方案具有可抑制纸起皱的力有选择地仅施加到具有特定尺寸的记录介质上的表面层厚度轮廓。
当表面层厚度在宽度方向上的变化程度相对于通过接触部的记录介质的尺寸而言相对较低时,由于将记录介质向传送方向两侧拉伸的力难以作用,所以可能存在不能防止纸起皱的情况。
定影设备中使用的定影装置的宽度方向上的尺寸还取决于配备该定影设备的成像设备是一般用在办公室等中的除了打印A4尺寸的纸以外还打印A3或B5尺寸的纸的大型机器,还是一般用在家庭中的除了打印A4或B5尺寸的纸以外还打印明信片纸的小型机器。
当考虑这种情形时,在主要能纵向地供应A3纸(包括最大A3以上的尺寸的纸)的定影装置的情况中,即在表面层的宽度方向的长度为320mm~360mm的情况中,在宽度方向上表面层的中央部的表面层厚度与相对于离中央部向两端部侧160mm的位置的表面层厚度之差的绝对值优选为约10μm至约30μm。
当表面层的中央部的表面层厚度相对于在距离中央部向两端部侧160mm的位置的表面层厚度之差的绝对值小于约10μm时,有时难以抑制纸起皱。另一方面,当表面层的中央部的表面层厚度相对于距离中央部向两端部侧160mm的位置的表面层厚度之差的绝对值超过约30μm时,由于将记录介质向与其传送方向垂直的方向拉伸的力太强,所以有时会在纸上产生有波纹感的起皱。
另一方面,在主要能纵向地供应A4纸的定影装置的情况中,即在表面层的宽度方向的长度为220mm~250mm的情况中,在宽度方向上表面层的中央部的表面层厚度相对于离中央部向两端部侧110mm的位置的表面层厚度之差的绝对值优选为约10μm至约30μm。
当表面层的中央部的表面层厚度相对于距离中央部向两端部侧110mm的位置的表面层厚度之差的绝对值小于约10μm时,有时难以抑制纸起皱。另一方面,当表面层的中央部的表面层厚度相对于距离中央部向两端部侧110mm的位置的表面层厚度之差的绝对值超过约30μm时,由于将记录介质向与其传送方向垂直的方向拉伸的力太强,所以有时会在纸上产生有波纹感的起皱。
如上所述,在采用第一种控制伸长率的方法的定影装置中,表面层厚度沿宽度方向变化。宽度方向上表面层厚度的最大值优选为约50μm以下。当最大值超过约50μm时,表面层表面的硬度过高,有时会在图像上产生粒状感。另一方面,宽度方向上表面层厚度的最小值优选为约20μm以上。当最小值小于约20μm时,由于表面层厚度太低,表面层表面容易过分拉伸;因此,当长期使用该定影装置时,有时会在表面层表面上产生伤痕或起皱,导致耐用性不充分。
用于定影装置的构成材料
现在就基材、弹性层和表面层(防粘层)更详细地描述本发明的示例性实施方案的定影装置中各种部件的构成材料。
基材
当第一实施方案的定影装置是辊形装置(下文有时称为“定影辊”)时,可以将已知的用于形成定影辊的基材用于构成该定影装置的筒状基材,该基材可以选自由如铝、铜或镍等具有优异的导电性的金属、如不锈钢或镍合金等合金、陶瓷等构成的圆筒管(圆筒状芯体)。可以根据目的选择其外径和壁的厚度。
例如,可根据作为定影设备使用时的接触部的所需宽度来确定外径。另外,当该定影辊用作加热装置时,从降低加热部件的预热时间的角度出发,优选圆筒状芯体的壁厚取在能耐受作为定影设备使用时施加到接触部上的挤压力的范围中的最小厚度。
在定影辊的制备中,为了改进对形成在基材外周面上的层的粘附性,可以对基材的外周面进行各种表面处理。对表面处理没有特别限定,其例子包括使用有机溶剂的脱脂处理、使用喷砂的表面粗糙化处理、底涂处理等。
当本发明的示例性实施方案中的定影装置是环带状装置(下文有时称为“定影带”或“环带”)时,该定影装置可以用任何材料形成,只要该材料卷绕在张紧该环带的支持辊或加压辊上时具有适合的强度就可以,其例子包括高分子膜、金属膜、陶瓷膜、玻璃纤维膜或组合它们中两种以上得到的复合膜。
上述高分子膜的例子包括如聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、如聚氟乙烯和聚四氟乙烯等氟类聚合物、如尼龙等聚酰胺、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、如聚乙酸纤维素等改性纤维素、聚砜、聚二甲苯类和聚缩醛的片形或布形成型物。另外,也可以使用用如氟聚合物、硅酮聚合物或交联聚合物等耐热性树脂层在多用途高分子片材上层压而得到的高分子复合化物。在这些物质中,优选由耐热性树脂构成的环带。
高分子膜可以与由金属、陶瓷等制成的耐热层形成复合物。可以将如粒状、针状或纤维状等的炭黑、石墨、氧化铝、硅酮、碳化物、氮化硼等导热性改进剂加到高分子膜中。根据需要,如导电性赋予剂、抗静电剂、防粘剂和增强剂等添加剂也可以加到高分子膜内或涂布在其表面上。
除了上述高分子膜,还可以使用例如,如电容器纸、玻璃纸等纸、陶瓷膜、由玻璃纤维形成的布状玻璃纤维膜和如不锈钢膜、镍膜等金属膜。
弹性层
构成定影装置的弹性层的弹性材料可以举出硅橡胶和氟橡胶等,优选它选自具有优异的导电性的弹性材料。
硅橡胶的例子包括乙烯基甲基硅橡胶、甲基硅橡胶、苯基甲基硅橡胶、氟硅橡胶等。氟橡胶的例子包括偏二氟乙烯橡胶、四氟乙烯/丙烯橡胶、四氟乙烯/全氟甲基乙烯基醚橡胶、膦腈橡胶、氟聚醚和其它氟橡胶。可以单独地使用这些材料,或组合地使用它们中两种以上。
优选的是,该弹性层的硬度以ISO 48(1994)、ISO 7619-1(2004)和ISO7619-2(2004)中定义的A型肖氏硬度来计,为约A10/S至约A50/S,并具有优异的耐热性、压缩永久变形和机械强度。鉴于此,优选使用加聚反应型液态硅橡胶来形成弹性层。
除了上述弹性材料,还可以在弹性层中使用各种无机或有机填充剂。
无机填充剂的例子包括炭黑、二氧化钛、二氧化硅、碳化硅、滑石、云母、高岭土、氧化铁、碳酸钙、硅酸钙、氧化镁、石墨、氮化硅、氮化硼、氧化铁、氧化铝和碳酸镁。有机填充剂的例子包括聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚砜、聚苯硫醚。作为特定的弹性材料,作为氟树脂的PTFE(聚四氟乙烯)也是可以使用的。
表面层(防粘层)
在弹性层表面上形成表面层。为了改进表面层与布置在该表面层的基材侧的层之间的粘附性,在形成表面层之前,可以将底涂层涂布到形成表面层的装置的表面上。
用来形成底涂层的材料的例子包括如902YL(商品名,由DuPont-Mitsui Fluorochemicals,Co.Ltd.生产)、PRM067(商品名,由DuPont-Mitsui Fluorochemicals,Co.Ltd.生产)等底涂剂。底涂层的厚度优选为约0.05μm至约2.0μm,更优选为约0.1μm至约0.5μm。
所述表面层由含氟材料构成,所述含氟材料可以举出如氟树脂或氟橡胶等氟材料。根据需要,含氟材料还可以含有如填充剂等其它添加剂。从对调色剂的防粘性优异的角度出发,所述表面层优选含有氟树脂作为其主要组分。即,含氟的固体材料中氟树脂的含量优选为约95重量%至约100重量%。另外,由于氟树脂不是弹性材料,所以当定影装置具有弹性层时,特别优选将氟树脂用在表面层中。
考虑到优异的柔软性以及在硅橡胶用作弹性层的情况下硅橡胶能够耐受形成表面层时所施加的焙烧温度的角度出发,氟树脂的优选例子包括四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(下文有时称为“PFA”),它是四氟乙烯和全氟烷基乙烯基醚的共聚物。
当利用下述喷墨法以PFA形成表面层时,制备由PFA分散在溶剂中而得到的PFA分散液。
在用来形成表面层的PFA分散液中,优选包含平均粒径不同的两种PFA颗粒。具体地说,优选包含平均粒径为约0.1μm至约1μm的第一种PFA颗粒和平均粒径为约2μm至约7μm的第二种PFA颗粒。第一种PFA颗粒的平均粒径优选为约0.3μm至约0.8μm,第二种PFA颗粒的平均粒径优选为约4μm至约6μm。
当第一种PFA颗粒的平均粒径小于约0.1μm时,PFA分散液的粘度增加,使得有时难以应用喷墨方法以形成表面层。当该平均粒径大于约1μm时,形成的表面层变脆。
此外,当第二种PFA颗粒的平均粒径小于约2μm时,有时在形成的表面层上发生龟裂,当该平均粒径大于约7μm时,由于难以形成膜厚大的表面层,因此,当采用第一种控制伸长率的方法制造定影装置时,不能通过利用表面层厚度沿宽度方向的变化而将表面层表面的伸长率控制到理想值,有时导致难以抑制纸起皱。另外,由于表面层表面变粗糙,有时用配备这样的定影装置的定影设备形成的图像的光泽变差。
在本发明的示例性实施方案中,除非另有规定,“平均粒径”是指体积平均粒径。可以用激光多普勒外差型粒径分布计(商品名:MICROTRAC-UPA150,由日机装株式会社生产)测定下文所示的体积平均粒径。具体地说,从小粒径侧起绘制以体积计的累积分布,由此得到累积50%时所对应的粒径,将该粒径确定为体积平均粒径。
此外,第一种PFA颗粒和第二种PFA颗粒的混合质量比(第一种PFA颗粒/第二种PFA颗粒)优选为约10/90至约90/10,更优选为约30/70至约80/20。
在混合比(第一种PFA颗粒/第二种PFA颗粒)小于约10/90的情况中,当采用第一种控制伸长率的方法形成定影装置时,不能通过用表面层厚度沿宽度方向的变化将表面层表面的伸长率控制到理想值,有时导致难以抑制纸起皱。另外,由于表面层表面变粗糙,有时用配备该定影装置的定影设备形成的图像的光泽变差。并且,当混合比(第一种PFA颗粒/第二种PFA颗粒)大于约10/90时,有时产生龟裂。
除了第一种和第二种PFA颗粒以外,根据需要,还可以将如填充剂等各种添加剂分散在PFA分散液中。溶剂的例子包括水和如甲醇、乙醇或异丙醇等醇类。
除了如氟树脂或氟橡胶等含氟材料以外,根据需要,还可以将如填充剂等各种添加剂包含在表面层中。
可以包含在表面层中的填充剂优选为选自由金属氧化物颗粒、硅酸盐矿物、炭黑、氮化物和云母组成的组中的至少一种。
在这些物质中,可以包含在表面层中的填充剂更优选为选自由BaSO4、沸石、氧化硅、氧化锡、氧化铜、氧化铁、氧化锆、ITO(掺杂锡的氧化铟)、氮化硅、氮化硼、氮化钛和云母组成的组中的至少一种,再优选为选自由BaSO4、沸石和云母组成的组中的至少一种,特别优选BaSO4或沸石作为填充剂,最优选BaSO4作为填充剂。
对填充剂的混合比没有特别限定,但是当使用氟树脂作含氟材料时,基于100重量份氟树脂,填充剂的混合比优选为约1重量份至30重量份,更优选约1重量份至约20重量份。
当填充剂基于100重量份氟树脂的混合比小于约1重量份时,由于氟树脂的高度防粘性,调色剂或记录介质的防粘性变得非常优异,但耐磨损性将变差,这样有时容易在表面层表面上发生磨损或缺陷,从而在定影设备中产生故障。
另一方面,当填充剂基于100重量份氟树脂的混合比大于约30重量份时,几乎不能得到填充剂均匀地分散在表面层中的状态,引起表面层厚度不均匀,氟树脂的高度防粘性变差,从而产生调色剂沾污。另外,表面层表面会变得粗糙,降低在其上形成的图像的光泽或导致图像凹凸不平。
填充剂的平均粒径优选为约0.1μm至约15μm,从防止在表面层上产生尖锐的突起的角度出发,填充剂的平均粒径更优选为约1μm至约10μm,再优选为约2μm至约8μm。
当填充剂的平均粒径小于约0.1μm时,由于粉末的表面积变大,所以难以将填充剂加到和分散在用于利用喷墨法形成表面层的表面层形成用分散液中。
另一方面,当填充剂的平均粒径大于约10μm时,含有填充剂的表面层的表面的表面粗糙度有时变得太高。另外,当填充剂的上述平均粒径大于约15μm时,粒径大的填充剂容易形成尖锐的突起,该突起会在图像中(当双面打印时)穿出,导致产生白点图像缺陷。因此,当粒径大于约15μm的填充剂包含在表面层中时,表面层中粒径大于约15μm的填充剂的混合比优选为约5重量%以下,更优选约3重量%以下。
填充剂的例子还包括导电性颗粒(体积电阻率为107Ωcm以下的颗粒)。根据成像设备的结构,可能需要将导电性赋予安装在该成像设备中的定影设备中使用的定影装置的表面(表面电阻率为1×104Ω以下)。
在这种情况中,导电性颗粒可以用作混合在表面层中的填充剂。导电性颗粒的例子包括如金属氧化物颗粒、硅酸盐矿物、炭黑、氮化物或云母等所述的可混合到表面层中的填充剂以及如氧化钛等其它颗粒。
当导电性颗粒用作填充剂,并将氟树脂用作含氟材料时,从赋予导电性、确保由氟树脂得到的防粘性和确保导电性颗粒的分散性的角度出发,基于100重量份用来形成表面层的氟树脂,用来形成表面层的导电性颗粒的量优选为约1重量份至约10重量份。
尽管对表面层表面的表面粗糙度(中心线平均表面粗糙度:Ra)没有特别限定,但是优选为约1.0μm以下,更优选为约0.5μm以下。当表面粗糙度超过约1.0μm时,有时图像的粒状感变得不均一。
如下求得表面粗糙度:在将定影装置在圆周方向上等分成两份的2个位置,沿各自的宽度方向等分成10份而各得到9个点,在这样得到的总共18点处测定表面粗糙度,随后以这18个点处的测定结果的平均值作为所述表面粗糙度。
可以根据几何产品规范(GPS)表面结构:轮廓曲线方法(ISO 4287(1997))测定每个测定点的表面粗糙度。具体地说,使用接触式表面粗糙度测定装置(商品名:SURFCOM 1400A,由东京精密社生产)用设定为2.5mm的测定长度测定。例如,各个点的测定条件设定为:评价长度Ln=2.5mm,基准长度L=0.8mm和边界值=0.8mm。
定影装置的制造方法
下面描述示例性实施方案的定影装置的制造方法。示例性实施方案的定影装置的制造方法特别优选包括利用喷墨法形成表面层。
在这种情况中,至少通过涂膜形成步骤来制造定影装置,该步骤中,在形成涂膜时,布置其喷嘴面上布置至少两个用于喷射液滴的喷嘴的液滴喷射头,使得该喷嘴面面向由筒状基材和在该基材上形成的弹性层构成的圆筒状支持体的外周面,在该液滴喷射头至少以选自圆筒状支持体的宽度方向或圆周方向的一个方向相对于上述圆筒状支持体的外周面移动的同时,该液滴喷射头将用于形成表面层的分散液从所述喷嘴面喷射在该圆筒状支持体的外周面上以形成涂膜。
这里,当采用第一种控制伸长率的方法制备定影装置时,用于形成表面层的分散液从液滴喷射头的喷嘴面喷射到圆筒状支持体的外周面上,使得涂布(着陆)在圆筒状支持体的外周面的单位面积上的用于形成表面层的分散液含有的固体物质的总量在圆筒状支持体的宽度方向上从其中央部向两端部减少。
通常,在许多情况中,使用一种用于形成表面层的分散液;因此,在这种情况中,分散液中的固体物质的量恒定。结果,在这种情况中,用于形成表面层的分散液从液滴喷射头的喷嘴面喷射到圆筒状支持体的外周面上,使得涂布(着陆)在圆筒状支持体的外周面的单位面积上的用于形成表面层的分散液的总量在圆筒状支持体的宽度方向上从其中央部向两端部减少。
由此,可以制备其中表面层厚度在宽度方向上从中央部向两端部减少的定影装置。相对于圆筒状支持体的宽度方向,选择喷射在圆筒状支持体的外周面的单位面积上的用于形成表面层的分散液含有的固体物质的总量(当所有种类的分散液中的固体物质的量恒定时的分散液的总量),以便该总量在宽度方向上与表面层厚度成比例。
在下文中,将更详细地描述制造定影装置的方法。首先,为了制造本发明的示例性实施方案的定影装置,准备圆筒状支持体,以用于通过利用喷墨法来形成表面层。可以预先在圆筒状支持体的外周面上涂布底涂剂。
可以使用与用于形成处于以往公知的表面层形成之前的状态下的定影装置的制造方法类似的制造方法,制造用来形成表面层的圆筒状支持体。
如上面所述,至少通过以表面层形成用涂布液利用喷墨法涂布圆筒状支持体的外周以形成涂膜的涂膜形成步骤,来形成定影装置的表面层。通常,在形成涂膜之后,根据需要实施干燥步骤来干燥该涂膜,最后通过焙烧步骤来焙烧未干燥或干燥处理后的涂膜以形成表面层。
可以根据使用的表面层形成用涂布液的组成来选择干燥步骤和焙烧步骤的处理时间和处理温度。当PFA分散液用作该涂布液时,干燥步骤的处理时间例如为约10分钟至约30分钟,干燥温度可以为约80℃至约150℃,焙烧步骤的处理时间可以为约10分钟至约30分钟,焙烧温度可以为约280℃至约330℃。
在形成涂膜的步骤中,可以使用在固体装置的表面上涂布液体以形成涂膜的任意方法来代替喷墨法,例如浸涂法、环形缝模法、从喷嘴连续地流出液体以螺旋状地形成膜的方法或喷涂法。但是,因为下列原因,这里特别优选使用喷墨法。
首先,在浸涂法中,当提高涂布速度时可以使涂膜变厚。因此,通过控制涂布速度可以容易地形成在圆筒状支持体的宽度方向上具有膜厚度分布的表面层。但是,由于该方法是将圆筒状支持体浸渍在装有用于形成表面层的分散液的槽中并在垂直方向上将该圆筒状支持体向上方移动以形成涂膜的涂布方式,所以在本质上存在涂膜因重力而流动即所谓的涂布流挂(coating run)的问题。因此,不能形成从涂膜的上端部到下端部的所需要的膜厚度分布,难以缩小上下端部之间的膜厚差(即,圆筒状支持体的宽度方向的两端部)。并且,由于在圆筒状支持体的上下端之间存在浸渍时间差,暴露于溶剂的时间相异,所以在圆筒状支持体的两端部之间产生膜厚差。
在环形缝模法中,尽管溶剂暴露的影响比在浸涂法中的小,但是,存在与浸涂法共有的问题,即因为该涂布法是垂直方向涂布方式,所以产生涂布流挂。因此,不能形成从涂膜的上端部到下端部的所需要的膜厚度分布,难以使上下端部之间的膜厚度差变小。
根据特开平3-193161号公报公开的从喷嘴连续地流出液流以螺旋状形成膜的方法,当降低波长以改进流平性时,湿膜厚变大。即,无法利用浓度相同的涂布液得到薄膜。
另外,当降低湿膜的固体物质浓度以使干燥后的膜厚度变小时,在螺旋流会合之后,会过分流平且趋于发生涂膜的涂布流挂。
因此,在浸涂法、环形缝模法和从喷嘴连续地流出液体以螺旋状形成膜的方法中,以中央部作基准,表面层厚度在宽度方向上的变化不可避免地不对称。另外,由于不能严密地控制宽度方向上的表面层厚度,所以容易出现定影装置之间的纸起皱抑制性能的波动。
此外,当制备定影辊时,可以提及一种方法,该方法中,在制得其表面层厚度在宽度方向上恒定的定影辊之后,研磨表面层表面以控制宽度方向上的表面层厚度。但是,根据该方法,不能在宽度方向上严密地控制表面层厚度;因此,在定影装置之间尺寸精度发生波动,导致容易产生纸起皱抑制性能的波动。
另一方面,在喷涂法中,从喷枪的喷嘴喷出液滴以喷洒到圆筒状支持体上;因此,当控制从喷枪的喷嘴喷出的液体的喷雾量时,可以形成膜厚度分布。
但是,与喷墨法相比,从喷枪的喷嘴喷出的液滴的飞行方向很宽;因此,不仅着陆在圆筒状支持体表面上的液滴的着陆位置缺少控制性,而且,因为液滴直径分布宽和中心粒径相对较大,所以不能得到需要的膜厚。因此,在定影装置之间尺寸精度发生波动,导致容易产生纸起皱抑制性能的波动。
并且,在喷涂法中,形成表面层厚度为40μm以上的厚膜非常困难,材料使用效率差。因此,除了使用由外径超过约10mm的圆筒管制成的基材或周长超过约40mm的环带状基材的特殊情况,难以在示例性实施方案的定影装置的制造中应用喷涂法。
另一方面,与喷涂法使用的喷枪相比,喷墨法中用作液滴喷射装置的液滴喷射头具有一些优点,例如:(1)喷射的液滴具有准直性,且喷射位置精度高;和(2)液滴的直径恒定。与具有一个喷嘴(喷射口)的喷枪不同的是,该液滴喷射头具有两个以上的布置在喷嘴面上的喷嘴,喷嘴的直径比喷枪的直径小,通常在约20μm至约30μm范围中。另外,如果没有如吹过与喷嘴轴相交的风等力施加给从喷嘴喷出的液滴,该液滴从喷嘴喷出时与喷嘴轴基本平行(相对于喷嘴轴,在约0°至约5°的范围中)。
因此,当使用喷墨方法制备定影装置时,与使用其它涂布方法的情况相比,可以在宽度方向和圆周方向上以很高的厚度精度形成表面层,并且可以容易地减小定影装置之间的纸起皱抑制性能的波动。
并且,与喷涂法不同的是,对形成的表面层厚度没有限制,可以在宽度方向的任意位置上形成用喷涂法难以制备的厚度为约40μm以上的表面层。除了上述以外,对用来制备定影装置的基材的尺寸没有特别限制;即,可以用由外径为约10mm以下的圆筒管制成的基材或周长为约40mm以下的环带状基材容易地制备定影装置。尽管对由圆筒管制成的基材的外径的下限值没有限制,但是该下限值在实际中为约15mm以上。并且,尽管对环带状基材的周长的下限值没有特别限制,但是该下限值在实际中为约50mm以上。
另外,作为喷墨方式的次级效果,与传统的浸涂法相比,喷墨方式可以减少溶剂的蒸发量或涂布液的废液量。另外,由于喷墨方式的涂布可以有选择地在特定区域上进行,所以不需要像浸涂法中所需要的那样擦拭定影装置的底部。
液滴在从喷墨方式的液滴喷射头排出并到达圆筒状支持体的同时,在飞行时固体含量增加。因此,液滴相互合为一体以形成液膜并在圆筒状支持体的表面上流平,然后干燥并凝固以形成干燥的涂膜。显示流平的容易程度的指标L用涂膜的表面张力、湿膜的厚度、粘度和波长的函数来表示。在这些因素中,波长对流平的贡献最显著,当到达表面时的解像度越高时,流平性越能得到改进。
因此,可以使用能将直径小且直径波动较小的液滴喷到所需要的位置的喷墨法来形成其宽度方向上的组成经过高精度调整的表面层。
在喷墨法的喷射方式中,可以使用通常使用的方式,例如连续型或间歇型,例如,压电元件型系统、热力型系统或静电型系统等。在这些方式中,优选的是使用压电方式的连续型或间歇型喷射方式,从形成薄膜和减少废液量的角度出发,更优选的是压电式间歇型喷射方式。
图5~9是表示以使用能在圆筒状支持体的轴向上扫描的扫描型液滴喷射头的喷墨法在圆筒状支持体(具有圆形截面的圆筒状支持体)表面上形成表面层的方法的示意简图。但是,在本发明中,形成表面层的方法不局限于此。
“扫描型”是利用与筒状支持体的宽度方向平行地(或当支持体是圆筒状时与轴向平行地)扫描时从扫描型液滴喷射头喷出的液滴进行涂布的方式。
图5是使用普通喷墨打印机中使用的液滴喷射头的喷墨方式的一个例子,其中液滴喷射头在纵向上具有多个喷嘴。在图5中,作为涂布液的供给源的简便注射器也连接到液滴喷射头上。
当圆筒状支持体以其轴向为水平方向的方式布置时,通常在旋转圆筒状支持体的同时,用液滴进行涂布。影响涂膜品质的喷射解像度取决于扫描的方向和喷嘴阵列的角度。
优选调整液滴的喷射解像度(1平方英寸中涂布液的液滴数目)使其如图11所示那样着陆在物体表面上的液滴铺展以接触邻接的液滴并最终形成涂膜。可以在考虑到圆筒状支持体的表面张力、到达表面时液滴的铺展状态、喷射时液滴的尺寸、可归结于涂布溶剂浓度和涂布溶剂类型的涂布溶剂的蒸发速度等的条件下进行涂布。这些条件取决于用于涂布液的材料的构成或组成或有待涂布的圆筒状支持体的表面的物理性质,优选对其进行调整。
但是,如上所述,难以缩短喷嘴间距以提高压电式喷墨液滴喷射头的解像度。因此,优选考虑喷嘴间距,并将液滴喷射头如图12A和和图12B所示那样相对于圆筒状支持体的轴倾斜布置,使得在液滴从喷嘴喷出并到达表面之后如图11所示接触邻接的液滴,从而提高表观解像度。如图12A所示,喷出时的液滴的直径如虚线所示几乎与喷嘴的直径相同,但是,在到达圆筒状支持体表面之后,液滴如实线所示铺展,从而接触邻接的液滴以形成层。
在这种状态下,旋转圆筒状支持体,如图13所示,随着液滴喷射头从圆筒状支持体一端水平地移到另一端的同时,从喷嘴喷出涂布液。重复该过程使表面层变厚。
具体地说,将圆筒状支持体安装到能水平地旋转的装置上,以液滴可喷射到圆筒状支持体上的方式配置装有表面层形成用涂布液的液滴喷射头。由于喷射对象为小直径的圆筒形式,所以为了减少废液量,优选关闭其中涂布液无法在圆筒上着陆的喷嘴。
在图5所示的例子中,使用圆筒状支持体作为要涂布的部件。另一方面,当制备定影带作为定影装置时,对于环带形式的在形成表面层前的状态下的该要涂布的部件,也可以在其中之一用作驱动辊的两个辊上张紧所要涂布的部件,然后配置液滴喷射头以面向要涂布的部件的外周中的平坦区域,从而形成表面层。
图6是表示使用通过将如图5所示的液滴喷射头在圆筒状支持体的轴向上多个相互连接且以矩阵方式布置而构成的一体型喷射头,用喷墨法在圆筒状支持体的表面上形成表面层的方法的一个例子的示意简图。在这种情况中,可以同时从一体型喷射头中喷出大量的液滴,涂布范围变广,因而能够进行高速涂布。另外,通过选择喷射用喷嘴进行喷射或在矩阵式布置不同尺寸的喷嘴,可以容易地调整液滴的喷射量。在这种情况中,构成一体型喷射头的每个液滴喷射头都喷射单一的涂布液。
图7是表示使用围绕圆筒状支持体的圆周布置的圆筒型液滴喷射头,用喷墨法在圆筒状支持体的表面上形成表面层的方法的一个例子的示意图。通常在圆筒状液滴喷射头的内周面的圆周方向上以预定的间隔形成喷射用喷嘴。通过使用圆筒型液滴喷射头,可以进一步减少圆周方向上涂布厚度的不均匀,并可以形成没有明显螺旋条纹的涂膜。
图8是如图7所示的形成表面层的方法中配置圆筒状支持体使得其轴向为垂直方向的情况下的示意简图。所述垂直方向不仅指90°,而且也指与90°有所偏离的角。
在图7和图8中,可以在不旋转圆筒状支持体的条件下形成涂膜。但是,在这些情况中,不可以使用如图12A和12B所示的使旋转轴和喷嘴阵列之间具有一定的角度来提高表观解像度的方法。但是,在圆筒型液滴喷射头的情况中,如图9所示,增加液滴喷射头的直径可以缩短液滴着陆距离,从而提高在圆筒状支持体上的解像度。因此,在压电式液滴喷射头的情况中,尽管在制造时难以缩短喷嘴间距,但是使用圆筒型液滴喷射头可以形成高质量的涂膜。
图7和图8表示使用单一的圆筒型液滴喷射头的情况。在这种情况中,使用的圆筒型液滴喷射头在圆筒型液滴喷射头的纵向上具有线性地布置的两列以上的喷嘴组,各个喷嘴列分别喷出两种以上的相互不同的涂布液。
作为选择,可以布置能在圆筒状支持体的轴向上独立地扫描的两个以上的圆筒型液滴喷射头,每个圆筒型液滴喷射头分别喷出相互不同的涂布液。
另外,类似图6所示的情况,可以在圆筒状支持体的轴向上布置多个相互连接的圆筒型液滴喷射头。
图10是表示用喷墨法形成表面层的方法的一个例子的示意简图,其中液滴喷射头的宽度等于或大于圆筒状支持体的轴向长度,从而可在轴向上同时地涂布圆筒状支持体表面的轴向全长。
当如图10所示布置圆筒状支持体使其轴向处于水平方向时,通常在旋转圆筒状支持体的同时进行涂布。如上所述,难以缩短压电式喷墨液滴喷射头中的喷嘴间距,很难得到可以以此形成高质量膜的解像度。
作为解决该问题的手段,例如,如图10所示,可以考虑使用两个以上的液滴喷射头。作为选择,即使在使用单个液滴喷射头的情况中,也可以通过在轴向上短距离扫描以补足喷嘴之间的遗漏,从而进行连续成膜。
在图10所示的例子中,在液滴喷射头的纵向的预定位置上的喷嘴喷射出可控量的涂布液,从而可在表面层的宽度方向上控制表面层厚度。
在图5~8所示的扫描型液滴喷射头的示例性实施方案中,可以通过下列方法使宽度方向上的表面层厚度发生变化,使得可以得到表面层厚度在表面层宽度方向上的所需要的轮廓:(1)在单位时间的喷射量变化的同时,在圆筒状支持体的轴向上以恒定的速度移动液滴喷射头以进行扫描,或(2)在将单位时间的喷射量设定为恒定值的同时,随着圆筒状支持体的轴向上的扫描速度的变化,移动液滴喷射头以进行扫描。
例如,在(2)所示的情况中,在将单位时间的喷射量保持在恒定值的同时,当从起始端(一个端部)到中点(中央部)连续地增加扫描速度并且从中点到终端(另一端部)连续地降低扫描速度时,可以容易地得到需要的膜厚度分布。
并且,当使用例如连续型液滴喷射头时,也可以使用利用电场使液滴的喷射方向发生偏向的方法。在这种情况中,当靠近两端部时向由液滴喷射头所喷出的液滴施加的电场强度增加,当接近中央部侧时,向由液滴喷射头所喷出的液滴施加的电场强度降低,可以使着陆在圆筒状支持体表面上的液滴总量在两端部侧变小,在中央部侧变大。可通过槽回收未着陆在圆筒状支持体表面上的液滴。
在使用间歇型液滴喷射头的情况中,使中央部侧的喷射频率比两端部侧的高。并且,当在中央部侧时的脉冲电压比在两端部侧时的高或时间较之更长时,可以增加喷射量。另外,当布置因没有受到脉冲而不在端部侧喷射的喷嘴时,可以得到所需要的厚度轮廓。
并且,在使用图10所示的液滴喷射头的情况中,在制造过程中仅对同一种被涂布基材进行涂布时,可以事先改变喷嘴尺寸,即,使端部侧的喷嘴直径比中央部侧的喷嘴直径相对较小。另外,当如图10所示组合布置多个液滴喷射头时,可以设定液滴喷射头的配置和数目使得端部上的喷射量较小。
喷墨用间歇型液滴喷射头中使用的涂布液的粘度优选为约0.8mPa·s至约20mPa·s,更优选为约1mPa·s至约10mPa·s。
在该示例性实施方案中,“涂布液的粘度”是指在25℃的环境下用E型粘度计(商品名:RE550L,标准锥形转子,旋转速率:60rpm,由东机产业生产)测定的值。
可以通过选择涂布液中固体的浓度或涂布液的溶剂的种类来调整涂布液的粘度。
当出于降低释放到空气中的溶剂量的目的使用高浓度的涂布液即高粘度的涂布液时,优选使用向涂布液施加压力的连续型喷墨液滴喷射头。但是,通过配置市售的条码打印机中使用的用于加热涂布液的加热器以降低喷射部的粘度,间歇型喷墨液滴喷射头也可以用于高粘度材料。尽管在这种情况中涂布液的选择范围受限,但是静电式间歇型喷墨液滴喷射头可以适用于高粘度涂布液。
喷射的每1滴液滴的量优选为约1pl至约60pl,更优选为约1.5pl至约55pl,再优选为约2.0pl至约50pl。当每1滴液滴的量在该范围中时,很难发生喷嘴堵塞,从生产性的角度看也具有优势。另外,可以容易地调节每单位时间到达单位面积内的圆筒状支持体表面的液滴的浓度。
在本实施方案中,以离线可视化评价测定的量定义每1滴液滴的量。用CCD(电荷耦合装置)照相机观察通过与液滴的喷射定时同步地向液滴点亮LED(发光二极管)而得到的图像,由此测定液滴的直径。可以用上面的液滴直径和涂布液密度计算液滴量。
尽管这里已经描述的用喷墨法形成层的方法仅用于形成表面层的情况,但是该喷墨法也可以应用于形成如弹性层等其它层。
定影设备
本发明的示例性实施方案的定影设备至少包括加热装置和经布置而接触该加热装置的加压装置,使用本发明的示例性实施方案的定影装置作为所述加热装置和所述加压装置中的至少一个。
在该定影设备中,使其上形成有未定影的调色剂图像的记录介质通过加热装置和加压装置之间的接触部,使未定影的调色剂图像在记录介质上定影。
该加热装置利用布置在加热装置内部或外部的如加热灯或电磁感应加热设备等加热单元进行加热。并且,加热装置和加压装置中的一个装置是驱动侧的定影装置,另一装置是追随所述驱动侧的定影装置的从动侧的定影装置,驱动侧的定影装置可用如马达等驱动源根据需要通过如齿轮或轴等驱动力传递装置进行驱动。另外,当加热装置和加压装置以相互挤压的方式接触而对向布置时,形成接触部。
在示例性实施方案的定影设备中,以相互挤压的方式对向布置加热装置和加压装置以形成接触部。这里,施加在接触部上的挤压力在宽度方向上的波动优选在约±10%以内,更优选在约±8%以内,进一步优选在约±5%以内。
这是因为,在示例性实施方案的定影设备中,利用上述那样的示例性实施方案的定影装置的表面层表面的宽度方向上的伸长率的差异可抑制上述的纸起皱;因此不必像现有的定影设备那样,在配备一对直线型定影装置的定影设备中在接触部的宽度方向上提供挤压力的分布。结果,当接触部的宽度方向上的挤压力设定为恒定时,与在接触部的宽度方向上具有挤压力分布的传统的定影设备相比,除组装定影设备更容易之外,还可以抑制由接触部的宽度方向上挤压力分布的波动产生的定影设备之间的纸起皱抑制性能的波动。
这里,通过将传感片插到接触部中,利用触感传感器系统(由NittaCorporation生产)在接触部的整个宽度上测定施加在接触部上的挤压力在宽度方向上的波动。
当该定影设备中使用的这对定影装置中仅有一个装置由本发明的示例性实施方案的定影装置构成时,可以使用任何以往公知的定影装置作为与其配对的定影装置,没有特别的限定。但是,当该配对定影装置是定影辊时,特别优选定影辊的外径在轴方向上是恒定的(与也是用于本实施方案的圆筒管同样测定波动的情况下,轴方向上外径的波动在约±0.5%以内)。这是因为当该定影辊为喇叭状,即其外径在轴向上从两侧向中央降低时,抑制纸起皱的效果反而可能被抵消,或当该定影辊为喇叭状时,定影设备之间的纸起皱抑制性能的波动变得显著,定影设备的成本增加。
并且,当定影设备中使用的这对定影装置中的任一个定影装置是环带,而且将加压装置(垫)布置在该环带的内周面侧而使得该环带的外周面可以压在面向该环带布置的定影装置上时,所述加压装置的与该环带的内周面接触的表面(加压表面)的宽度方向上的形状不是弯曲状,而且特别优选是平坦的。这是因为,当使用示例性实施方案的定影装置时,可以容易地抑制纸起皱,可以防止定影设备之间的纸起皱抑制性能的波动,甚至不需要为了在接触部的宽度方向上形成挤压力的分布而将加压装置的加压表面在宽度方向上制成弯曲状。
当用该定影设备进行定影时,不管记录介质的尺寸和形状或记录介质通过一对定影装置的接触部时的通过方向(无论记录介质的长度方向或宽度方向是否与定影装置的宽度方向重合)如何,使记录介质以定影装置的表面层的宽度方向的中央部与记录介质的中心线基本相互重合(即中央部与中心线之间在宽度方向上的宽度差在约±5mm以内)的方式通过接触部。当通过接触部的记录介质的中心线没有基本上与示例性实施方案的定影装置的表面层的宽度方向的中央部重合时,可能无法抑制纸起皱。
在下文中,参照附图描述本发明的示例性实施方案的定影设备的具体例子。但是,本发明不局限于示例性实施方案。
另外,在下面附图所示的各个示例性实施方案的说明中,除非特意说明,本发明的定影装置用在一对定影装置中的至少一个装置中(但是,当使用没有弹性层的定影装置时,该定影装置不能是本发明的示例性实施方案的定影装置)。
图14是根据本发明的定影设备的第一实施方案所述的定影设备即热辊型定影设备的结构简图。在图14所示的热辊型定影设备中,对向布置加热辊1和加压辊2(即构成定影设备的主要部分的一对定影装置),使两者相互接触而形成接触部。
加热辊1具有弹性层1b和防粘层1c,这些层依次形成在内部具有如加热灯等加热源1d的圆筒状芯体1a的外周面上。在加热辊1的外周上布置用于清洁加热辊1的表面的清洁单元5、用于对加热辊1的表面进行补偿加热的外加热装置6、用于在定影后剥离记录介质3的剥离爪7和用于控制加热辊1的表面温度的温度传感器8。
加压辊2具有弹性层2b和防粘层2c,这些层依次形成内部具有如加热灯等加热源2d的圆筒状芯体2a的外周面上。在加压辊2的外周上布置用于在定影后剥离记录介质3的剥离爪7和用于控制加压辊2的表面温度的温度传感器8。
使其上形成有未定影的调色剂图像4的记录介质3通过由加热辊1和加压辊2形成的接触部,从而使未定影的调色剂图像4定影。
外加热装置6和加压辊2中的加热源2d均可根据需要而配置,因此有时可以予以省略。
图15是根据本发明的定影设备的第二实施方案所述的定影设备即热辊/带型定影设备的结构简图。根据本发明的定影设备的第二实施方案的热辊/带型定影设备具有包括加热辊和与加热带接触的加压带的一对定影单元,其中使其上具有未定影的调色剂图像的记录介质通过由加热辊和加压带形成的接触部,从而通过加热加压使图像定影。
在图15所示的热辊/带型定影设备中,对向布置加热辊1和加压带13(即构成定影设备的主要部分的一对定影装置),使两者相互接触而形成接触部。
用布置在加压带13的环形圈内的加压垫12(加压部件)和加压辊11(加压部件)将加压带13压到加热辊11上并与其接触,从而形成接触部。加压垫12(加压部件)具有的接触加压带13的接触部(加压部)为垫状。接触部或其附近可以含有橡胶状弹性部。
在根据示例性实施方案的定影设备中,表述“接触部为垫状”是指加压垫12的与加压带13接触的部分的形状是可以使加热辊1的表面与在加压辊11和两个支持辊10上张紧的加压带13的内周相互紧密接触的形状。在短语“接触部或其附近”中,术语“附近”是指加压垫12的可以通过弹性部对所述接触部赋予弹性的部分,由术语“附近”表示的部分对应的是所述接触部和加压垫12中的在垂直方向上离该接触部至多约10mm的部分,不过由术语“附近”表示的部分不一定局限于该特定部分。短语“接触部或其附近含有橡胶状弹性部”是指接触部或其附近的部分中的至少一部分由弹性材料构成。橡胶状弹性部是指由硅橡胶、氟橡胶等代表的耐热性橡胶。
加压垫12可以在沿记录介质行进的方向上具有硬度不同的多个加压部。在这种情况中,优选的是,一个加压部由橡胶状弹性部件构成,另一个加压部由金属等的刚性加压部件构成。当加压垫12包括硬度不同的多个加压部时,从改进记录介质的剥离性的角度出发,记录介质排出侧的接触区域中的压力优选比记录介质进入侧的高(在使用薄记录介质的情况中这种效果特别显著)。例如,通过用橡胶状弹性部件构成加压垫12的记录介质进入侧的加压部,并且用金属等的刚性加压部件构成记录介质排出侧的加压部,由此可以适当地使记录介质进入侧的接触区域的压力比记录介质排出侧的接触区域的压力高。
为了提高加压垫12和加压带13的内表面之间的滑动性,可以通过将由耐热性树脂或氟树脂构成的滑动片插入二者之间来布置加压垫12。
在内部具有加热源1d的圆筒状芯体1a上依次形成弹性层1b和防粘层1c,以此构成加热辊1。
将加压带13张紧在两个支持辊10和一个加压辊11上,支持辊10之一的内部具有加热源2d。在如普通纸等记录介质3上形成调色剂图像4。
在加热辊1的周边上配备用于清洁该辊的表面的清洁单元5、用于从加热辊1的表面加热该加热辊1的外加热装置6、用于在定影后将纸剥离的剥离爪7和用于控制加热辊1的表面温度的温度传感器8。
在图15所示的定影设备中,根据下列步骤进行定影处理。用传送装置(未示出)和加压带13沿箭头A所指的方向传送其表面上具有未定影的调色剂图像4的记录介质3,使其穿过由加压带13和以箭头B的方向旋转的加热辊1的相互接触而形成的接触区域。在该步骤中,记录介质3通过该接触区域使得记录介质3的具有未定影的调色剂图像4的表面与加热辊1的表面彼此相对。当记录介质3通过该接触区域时,将热和压力施加给记录介质3,从而将未定影的调色剂图像4定影到记录介质3上。通过接触区域后,用剥离爪7将定影后的记录介质从加热辊1上剥离,从热辊/带型定影设备中排出。
图16是本发明的定影设备的第二实施方案的修改版的无带型定影设备的结构简图。作为为了进一步小型化、节能化和高速化的目的而设计的热辊/带型定影设备的变形,图16所示的无带型定影设备没有用于张紧所述带的支持辊或加压辊。沿着带行进导杆23引导加压带21,利用由加热辊20赋予的驱动力驱动加压带21。具有这样的结构的定影设备称为无带型定影设备,以示与具有支持辊和/或加压辊的设备(图15所示的定影设备)的区别。
在图16所示的无带型定影设备中,对向布置加热辊20和加压带21(构成装置的主要部分的一对定影装置),使两者相互接触以形成接触部。
用布置在该带的环形圈内的加压垫22(加压装置)将加压带21压到加热辊20上并与其接触,从而形成接触部,并由来自加热辊20的驱动力沿上述带行进导杆23驱动该加压带21。
加压垫22(加压装置)沿记录介质行进的方向具有硬度相异的两个加压部22a和22b。设置在加压垫22的记录介质进入侧的加压部22a由橡胶状弹性部件构成,记录介质排出侧的加压部22b由如金属等的刚性加压部件构成,由此使得记录介质排出侧的接触区域中的压力比记录介质进入侧的接触区域中的压力高。在这样的构成中,记录介质的剥离性得到改进。在使用薄记录介质的情况中这种效果会特别显著。加压部22a和22b由固定器22c支持,隔着由含有TEFLON
Figure A20071012693700501
(由DuPont生产)的玻璃纤维片、氟树脂片等制成的低摩擦层22d从加压带21的内周面挤压加热辊20。
通过在内部具有加热源24的圆筒状芯体20a上布置弹性层20b和防粘层20c来形成加热辊20。
加热辊20周围配备有用于在定影后将纸剥离的剥离刀28和用于调节该辊的表面温度的温度传感器25。
在图16所示的定影设备中,与图15中的定影设备的情况一样,用传送装置(未示出)沿箭头A的方向传送其表面上具有未定影的调色剂图像27的记录介质26,使其穿过由加压带21和以箭头B的方向驱动旋转的加热辊20的接触而形成的接触区域。这时,记录介质26穿过该接触区域而使得记录介质26的具有未定影的调色剂图像27的表面与加热辊20的表面彼此相对。当记录介质26通过该接触区域时,施加到记录介质26上的热和压力将未定影的调色剂图像27定影到记录介质26上。在通过该接触区域之后,用剥离刀28将定影后的记录介质26从加热辊20上剥离,从无带型定影设备中排出。以这种方式进行定影处理。
在加热辊/带型定影设备中,其上具有未定影的调色剂图像的记录介质通过由加热辊和加压带形成的接触部的时间长度(通过该接触部所需的时间)优选为约0.030秒以上。当通过该接触部的时间比约0.030秒短时,很难同时获得有利的定影性和防止纸起皱或卷边的效果,因此,可能需要提高定影温度,导致能量损失、部件的耐久性降低或装置中温度升高。尽管对记录介质通过该接触部的时间的上限没有特别限定,但是从兼顾定影处理能力和设备及装置的尺寸的角度出发,优选为约0.5秒以下。
图17是本发明的定影设备的第三实施方案所述的定影设备即加热带/辊型定影设备的结构简图。在第三实施方案的加热带/辊型定影设备中,其上具有未定影的调色剂图像的记录介质通过由加热带和加热辊形成的接触部,通过加热加压使图像定影。
在图17所示的加热带/辊型定影设备中,附图标记30表示的部件是加热带,该加热带是通过在由耐热性基膜(例如聚酰亚胺膜等)制成的支持体上形成防粘层而构成的。布置加压辊31以便接触加热带30,从而形成接触部。在基体31a上形成由硅橡胶等制成的弹性层31b,再在其上形成防粘层31c,由此构成加压辊31。
在加热带30的内侧,在与加压辊31相对的位置布置具有由铁等制成的加压辊33a、倒T形加压装置33b和浸有润滑剂的金属垫33c的加压装置33,加压装置33b通过加压辊33a将加热带30压到加压辊31上,从而将挤压力施加给接触部。这时,加压装置33b在金属垫33c沿加压辊33a的内表面滑动的同时施加挤压力。优选用具有润滑性的耐热油涂布加压辊33a的内表面。
在加热带30的内侧布置用于加热该加热带30的接触部的如加热灯等加热源32。
随着加压辊33a在箭头D的方向上的旋转,加热带30随之以箭头B的方向旋转,因此,也驱动加压辊31以箭头C的方向旋转。其上形成有未定影的调色剂图像34的记录介质35以箭头A的方向通过定影设备的接触部,然后通过加热熔融和加压以使调色剂图像34定影。
图18是本发明的定影设备的第四实施方案所述的定影设备即加热带型定影设备的结构简图。在第四实施方案所述的加热带型定影设备中,其上具有未定影的调色剂图像的记录介质通过由加热带和加压带形成的接触部,通过加热加压使该图像定影。
在图18所示的加热带型定影设备中,加热带40、如加热灯等加热源42和加压装置43(加压辊43a、加压装置43b和金属垫43c)的构成与图17所示的定影设备的部件即加热带30、如加热灯等加热源32和加压装置33(加压辊33a、加压装置33b和金属垫33c)相同。
布置加压辊49以与加热带40接触,由加热带40和加压带49形成接触部。加压带49具有与加热带40相同的构成,在加压辊49内侧与加压装置43相对的位置布置由硅橡胶等制成的加压辊48,从而将挤压力施加给所述接触部。
随着加压辊43a在箭头D的方向上的旋转,加热带40随之以箭头B的方向旋转,因此,也驱动加压辊49以箭头C的方向旋转。其上形成有未定影的调色剂图像44的记录介质45以箭头A的方向通过定影设备的接触部,然后通过加热熔融和加压以使该调色剂图像44定影。
成像设备
下面描述本发明的示例性实施方案所述的成像设备的详细内容。对本发明的示例性实施方案所述的成像设备没有特别限定,只要该设备配备本发明的定影设备作为定影单元就可以。具体地说,该成像设备优选至少具有潜像保持部件、对该潜像保持部件的表面进行充电的充电单元(充电装置)、在该潜像保持部件的带电表面上形成潜像的潜像形成单元(潜像形成装置)、用显影剂使所述潜像显影以形成调色剂图像的调色剂图像形成单元(调色剂图像形成装置)、将所述调色剂图像从所述潜像保持部件表面转印到记录介质的表面上的转印单元(转印装置)和使转印到所述记录介质的表面上的所述调色剂图像定影的定影单元(定影装置,即本发明的示例性实施方案所述的定影设备)。
下文将参照附图描述配备本发明的定影设备的成像设备(即本发明的示例性实施方案所述的成像设备)。
第一实施方案
图19是本发明的成像设备的第一实施方案所述的成像设备的结构简图。图19所示的成像设备200包括潜像保持部件207、用接触式充电方式对潜像保持部件207进行充电的充电装置208、连接充电装置208的电源209、将由充电装置208充电的潜像保持部件207曝光以形成静电潜像的曝光装置210、用调色剂使由曝光装置210形成的静电潜像显影以形成调色剂图像的显影装置211、将由显影装置211形成的调色剂图像转印到图像承载介质上的转印装置212、清洁装置213、除电装置214和本发明的定影设备215。尽管图19中没有示出,但是该成像设备还配备将调色剂供应给显影装置211的调色剂供应装置。在不同于该示例性实施方案的一个示例性实施方案中,可以不配备除电装置214。
调色剂图像形成单元由潜像保持部件207、充电装置208、电源209、曝光装置210、显影装置211、转印装置212、清洁装置213和除电装置214构成。
充电装置208是通过使导电性装置(充电辊)与潜像保持部件207的表面接触并向潜像保持部件207的表面均匀地施加电压使潜像保持部件表面带有预定电势电量的装置。布置在本发明的成像设备中的充电装置可以是如电晕管或栅网式电晕管(scorotron)等非接触充电型充电装置。
当使用该导电性装置对潜像保持部件207充电时,将电压施加给导电性装置。施加的电压可以是直流电压或叠加有交流电压的直流电压。除了该实施方案中所示的充电辊,也可以使用如充电刷、充电膜或充电管等接触充电型充电装置进行充电。另外,也可以使用如电晕管或栅网式电晕管等非接触充电型充电装置进行充电。
作为曝光装置210,可以使用能够用如半导体激光、LED(发光二极管)、液晶光阀等光源对潜像保持部件207的表面进行所需要的图像式曝光的光学装置等。其中,当使用能以非相干光曝光的曝光装置时,可避免在构成潜像保持部件207的导电性基体和感光层之间产生干涉图案。
显影单元211可以是例如能以接触或不接触的方式利用磁性或非磁性的、单组分或两组分的显影剂使静电潜像显影的通常使用的显影装置。对该显影装置没有特别限定,只要它具有该功能就可以,可以根据目的适当地选择。
用于转印装置212的转印装置的例子包括辊形接触式充电部件和使用带、膜或橡胶刮刀等的接触型转印充电装置以及如栅网式电晕管转印充电装置或电晕管转印充电装置等利用电晕放电的装置。
配备清洁装置213是为了在调色剂图像转印之后除去附着在潜像保持部件表面上的残余调色剂。表面经清洁装置清洁后的潜像保持部件可重复用于成像过程中。清洁装置的例子包括附图中所示的使用清洁刮刀的清洁装置以及使用如刷清洁法、辊清洁法等方法的其它装置。在这些装置中,优选使用清洁刮刀。清洁刮刀的材料的例子包括聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶等。
如图19所示,该示例性实施方案中的成像设备配备有除电装置(擦除光照射装置)214。用除电装置可以防止出现当重复使用潜像保持部件时可能发生的将该潜像保持部件的残余电势带入下一个成像循环的现象。因此,画质可以得到进一步改进。
第二实施方案
图20是本发明的成像设备的第二实施方案所述的成像设备的结构简图。图20所示的成像设备220是中间转印型电子照相设备,在壳体400中,沿中间转印带409相互并列地布置四个潜像保持部件401a~401d(例如,用潜像保持部件401a、401b、401c和401d分别形成黄色、品红色、青色和黑色图像)。
在成像设备中,配备分别对应四种颜色的四个调色剂图像形成单元,例如,用于黄色的调色剂图像形成单元由潜像保持部件401a、充电辊402a、显影装置404a、一次转印辊410a和清洁刮刀415a构成。
潜像保持部件401a可以以预定的方向(图中逆时针方向)旋转,沿该旋转方向布置充电辊402a、显影装置404a、一次转印辊410a和清洁刮刀415a。可以将调色剂盒405a中装有的黄色调色剂供应给显影装置404a,一次转印辊410a隔着中间转印带409与潜像保持部件401a接触。
该构造也适用于青色、品红色和黑色所用的各调色剂图像形成单元的情况。
在壳体400中,还在预定的位置配备激光光源(曝光装置)403,可从激光光源(曝光装置)403发出激光并将该激光照射至充电后的潜像保持部件401a~401d的表面上。
通过配备该构造,当在成像时潜像保持部件401a~401d旋转之际,依次进行充电、曝光、显影、一次转印和清洁,以重叠的方式将各种颜色的调色剂图像转印到中间转印带409上。
用驱动辊406、对向辊408和张力辊407以预定程度的张力支持中间转印带409,中间转印带409能够在这些辊的旋转下不松弛地旋转。布置二次转印辊413以隔着中间转印带409与对向辊408接触。夹在对向辊408和二次转印辊413之间布置的中间转印带409用例如布置在与驱动辊406的外周面相对的位置上的清洁刮刀416清洁,然后在后续的成像过程中重复地使用。
在壳体400内的预定位置布置记录介质容纳部411,将放在记录介质容纳部411中的如纸等记录介质500通过转移辊412转移到中间转印带409与二次转印辊413之间的接触部,然后转移到定影设备414,再从壳体400排出。
尽管所描述的这些示例性实施方案中使用中间转印带409作为中间转印体,但中间转印体也可以是与中间转印带409类似的带状或可以是鼓状。
对记录介质没有特别限定,只要可以将形成在潜像保持部件上的调色剂图像定影到该记录介质的表面上就可以,所述记录介质可以用纸、树脂膜等制成。
实施例
下文将参照下列实施例更详细地描述本发明,但是本发明不局限于此。
实施例1
基底辊的制备
按如下方式对由铝(商品名:CM-10,由住友轻金属社生产)制成的外径24.8mm、壁厚0.5mm和长400mm的圆筒状芯体的外周面进行预处理:用甲苯脱脂,然后将底涂剂(商品名:DY35-051A/B,由Dow CorningToray Silicon,Co.Ltd.生产)喷涂到需要由弹性层被覆的区域(在全长为400mm的圆筒状芯体中,除去两端各30mm的区域之外的长340mm的区域)上。然后,将该圆筒状芯体风干处理30分钟,在150℃的烘箱中焙烧30分钟。
该铝制圆筒状芯体(基材)的外径的最大值与最小值之差为0.010mm。关于该铝制圆筒状芯体的外径波动,与平均外径相比,外径的正波动为0.023%,与平均外径相比,外径的负波动为-0.017%。因此,认为该铝制圆筒状芯体的外径是恒定的。
接着,将该预处理过的圆筒状芯体放在内径为26.0mm的圆筒状金属套管架中,固定在带有上下帽架的套管架中心。以这种状态,将液态硅橡胶(商品名:DX35-2120A/B,由Dow Corning Toray Silicon,Co.Ltd.生产)从模具口浇铸到该圆筒状芯体的外周面与套管架的内周面之间的缝隙中,在150℃的烘箱中焙烧1小时以得到在该圆筒状芯体的外周面上形成0.6mm厚的弹性层的基底辊。
接着,将用于硅橡胶的底涂剂(商品名:PR-990CL,由Mitsui DupontFluorochemicals Company,Ltd.生产)喷涂到基底辊的表面上以形成0.5μm厚的膜,在设定为100℃的循环型烘箱中进行30分钟的热处理以形成弹性层。
这样形成的弹性层的厚度的最大值与其最小值之差为0.015mm。关于外径波动,与平均厚度相比,厚度的正波动为0.985%,与平均厚度相比,厚度的负波动为-1.498%。因此,认为弹性层的厚度是恒定的。
表面层的形成
PFA分散液
对于用来形成表面层的PFA分散液,作为它的PFA树脂组分,准备包含平均粒径为0.5μm的第一种PFA树脂颗粒(商品名:350HP-J,由Mitsui Dupont Fluorochemicals Company,Ltd.生产)和平均粒径为5μm的第二种PFA树脂颗粒(商品名:340HP-J,由Mitsui Dupont FluorochemicalsCompany,Ltd.生产)的物质。第一种PFA树脂颗粒/第二种PFA树脂颗粒的重量分率为75/25。该分散液的固体浓度为20重量%,是包含水作为溶剂的水性分散液。
涂布设备(喷墨设备)
使用喷墨记录设备(商品名:PIXELJET 64,由Trident Co.Ltd.生产)用的压电式喷墨头作为液滴喷射头。如图6所示,该喷墨头是将多个液滴喷射头一体化的一体型喷墨头。当进行表面层的形成时,仅从多个液滴喷射头中的一个喷出PFA分散液。所述的液滴喷射头上喷嘴设置成2列,每列有32个喷嘴。
并且,如图6所示,布置基底辊(圆筒状支持体)使其轴向处于水平方向,并加以设置,使得当液滴喷射头将液滴喷到基底辊上时,该基底辊可以按预定的速度旋转。
将一体型喷射头布置在该基底辊的轴向的正上方,使得能在基底辊的轴向上扫描,同时将基底辊的顶上部与液滴喷射头的布置喷嘴口的面之间的最短距离维持在10mm的距离。并且,布置该一体型喷射头使得各液滴喷射头的喷嘴列与基底辊的轴向相互垂直。
以下面所示的方式控制液滴喷射头的每单位时间的液滴喷射量。即,通过将频率固定在恒定值10000Hz,将每单位时间内从液滴喷射头喷出的液滴的数目固定为恒定值,相对于基底辊的轴向,控制脉冲强度以控制从液滴喷射头喷出的液滴的直径。
以与喷射定时同步的方式朝液滴点亮LED,用CCD照相机以可视化的方式观察图像,由此测定液滴直径,通过所得的液滴直径求出从液滴喷射头喷出的液滴的平均直径。
表面层的形成(涂膜的形成)
下面,通过使用前述的涂布设备,使基底辊以200rpm旋转,在控制一体型喷射头的扫描速度的同时,在形成基底辊的弹性层的范围内,从一个端部到另一端部,将PFA分散液喷到基底辊的表面上。
此时的液滴直径设定如下:在中央部(在弹性层的轴向上距离任一端为170mm的位置)为15pl(最大液滴直径),在两端部附近(在弹性层的轴向上0mm~20mm的区域和320mm~340mm的区域)为6pl(最小液滴直径)。
并且,扫描速度设定如下:在中央部(在弹性层的轴向上距离任一端为170mm的位置)为17.63mm/min(最大扫描速度),在两端部附近(在弹性层的轴向上0mm~20mm的区域和320mm~340mm的区域)为14.72mm/min(最小扫描速度)。
当一体型喷射头从一个端部移向中央部时,除了端部附近以外,控制液滴喷射头的喷射量使得可以线性地增加液滴直径相对于单位扫描距离的变化量,当一体型喷射头从中央部移向另一端部时,除了端部附近以外,控制液滴喷射头的喷射量使得可以线性地降低液滴直径相对于单位扫描距离的变化量。
并且,当一体型喷射头从一个端部移向中央部时,除了端部附近以外,控制液滴喷射头的喷射量使得可以线性地降低扫描速度相对于单位扫描距离的变化量,当一体型喷射头从中央部移向另一端部时,除了端部附近以外,控制液滴喷射头的喷射量使得可以线性地增加扫描速度相对于单位扫描距离的变化量。
出于参考的目的,将此时的液滴喷射头喷出的液滴的直径相对于基底辊的轴向的变化显示在图21中,将液滴喷射头的扫描速度的变化显示在图22中。
表面层的形成(干燥、焙烧)
接着,对于在其弹性层表面上形成有涂膜的辊,使其以20rpm的旋转速度旋转的同时,在23℃和65%RH的环境下通过以大约0.5m/秒的风速吹风15分钟进行干燥。随后,将该辊在焙烧炉中在320℃焙烧30分钟以得到定影辊。
测定得到的定影辊的表面层的厚度,结果发现,在表面层宽度方向上,在两端部附近的最小厚度为23.0μm,在中央部的最大厚度为48.7μm,在离中央部向两端部160mm的位置的厚度(平均值)为23.0μm。并且,得到在圆周方向上表面层厚度的最大值与最小值之差为0.5μm,这意味着表面层的厚度在圆周方向上是恒定的。
另一方面,测定定影辊的表面层表面的伸长率,结果发现,在表面层宽度方向上,在中央部的伸长率为9%,在离中央部向两端部160mm的位置的伸长率为19%。另外,当在宽度方向上的其它位置的几个点上测定伸长率时,证实当从中央部向两端部行进时伸长率增加。
评价
将这样得到的定影辊安装在成像设备(商品名:DOCUCENTRE 450,由富士施乐株式会社生产)上作为定影装置的加热辊,在纸起皱和图像缺陷方面对其进行评价。
在该成像设备中,在该设备内传送纸时,以该纸的中心线与成像设备的加压辊的表面层的中央部重合的方式进行传送。并且,由于在定影装置中使用的原有的加热辊和加压辊均具有直线形,所以当使用原有的加热辊和加压辊时,在接触部的宽度方向上挤压力是恒定的,挤压力的平均值为4.0kgf/cm2(39.2N/cm2)。
原先安装到定影装置上的加热辊具有与实施例1制造的定影辊基本类似的构造,不同的是,宽度方向上的表面层厚度为30μm,并且由于弹性层存在厚度差,它具有喇叭形,其中,辊的中央部的外径小于该辊的两端部的外径,从而使得从辊的两端部向中央部的外径差为约80μm。
按如下方式进行评价试验。即,定影温度设定为160℃,处理速度设定为208mm/s,由加热辊以及隔着加压带由该加压带的背面压到加热辊上的加压装置形成的接触部(压部)的挤压力设定为30kgf(294N),根据无油定影法,连续地供应30000张A3纸(商品名:P纸,由富士施乐株式会社生产),接着在供纸方向上将纸的整个表面等分成4份以形成黄、品红、青和黑(YMCK)的四色实地图像(100%图像)。
对于此时的接触部的单位面积在圆周方向上的最大压力,使用触觉传感器系统(由Nitta Corporation生产),将传感器片(商品名:A3-30L)插入接触部,然后通过在轴向上等分成40个位置以进行测定。最大值为4.2kgf/cm2(41.2N/cm2),最小值为3.7kgf/cm2(36.3N/cm2),即圆周方向上的最大压力基本是均匀的。
将使用喷墨法制备的定影辊的表面层的形成条件和各种特性和评价结果一起显示在表1中。
纸起皱的评价
目视观察所得到的图像并根据下列标准进行评价,由此得到表1显示的纸起皱的评价结果。
A:没有观察到纸起皱
B:在10页中有5页以内具有细的波纹,不过不能确认为纸起皱
C:10页中有3页以内发现纸起皱
X:10页中有3片以上发现纸起皱
图像缺陷(粒状感)的评价
通过根据下列标准评价所得到的图像是否产生因定影辊的表面层而出现的图像缺陷(粒状感),得到表1显示的图像缺陷的评价结果。
A:观察到均匀的光泽
B:观察到光泽有点变差
C:通过目测可模糊地分辨光泽变差和不变差的部分的差别(粒状感)
X:图像上可以清晰地分辨出因光泽差而可以清晰地区分的粒状缺陷
图像缺陷(条纹状缺陷)的评价
通过根据下列标准评价所得到的图像是否产生因定影辊的表面层的表面的凹凸而出现的图像缺陷(条纹状缺陷),得到表1显示的图像缺陷的评价结果。
A:没有观察到条纹状缺陷
B:当光线反射时观察到轻微的条纹
C:直接目测图像时观察到轻微的条纹
X:直接目测图像时观察到条纹
耐久性的评价
在形成100,000页图像之后目测定影辊的表面是否产生伤痕或起皱及其程度,根据下列标准进行评价,由此得到表1显示的耐久性的评价结果。
A:在纸通过的区域的端部观察到微小的磨损痕迹
B:在纸通过的区域的端部观察到磨损痕迹
C:在纸通过的区域的端部观察到磨损痕迹和起皱
X:在纸通过的区域的端部观察到磨损痕迹和起皱,表面层遭到破坏,暴露出弹性层
实施例2
以与实施例1中相同的方式得到和评价实施例2使用的定影辊,不同的是,当形成表面层时,从液滴喷射头喷射到基底辊表面上的PFA分散液的液滴直径设定如下:在中央部(在弹性层的轴向上距离任一端为170mm的位置)为11pl(最大液滴直径),在两端部附近(在弹性层的轴向上0mm~20mm的区域和320mm~340mm的区域)为6pl(最小液滴直径),如表1所示地改变最大和最小扫描速度。结果显示在表1中。
实施例3
以与实施例1中相同的方式得到和评价实施例3使用的定影辊,不同的是,当形成表面层时,从液滴喷射头喷射到基底辊表面上的PFA分散液的液滴直径设定如下:在中央部(在弹性层的轴向上距离任一端为170mm的位置)为15pl(最大液滴直径),在两端部附近(在弹性层的轴向上0mm~20mm的区域和320mm~340mm的区域)为8pl(最小液滴直径),如表1所示地改变最大和最小扫描速度。结果显示在表1中。
实施例4
以与实施例1中相同的方式得到和评价实施例4使用的定影辊,不同的是,当形成表面层时,从液滴喷射头喷射到基底辊表面上的PFA分散液的液滴直径设定如下:在中央部(在弹性层的轴向上距离任一端为170mm的位置)为15pl(最大液滴直径),在两端部附近(在弹性层的轴向上0mm~20mm的区域和320mm~340mm的区域)为13pl(最小液滴直径),如表1所示地改变最大和最小扫描速度。结果显示在表1中。
实施例5
以与实施例1中相同的方式得到和评价实施例5使用的定影辊,不同的是,当形成表面层时,从液滴喷射头喷射到基底辊表面上的PFA分散液的液滴直径设定如下:在中央部(在弹性层的轴向上距离任一端为170mm的位置)为15pl(最大液滴直径),在两端部附近(在弹性层的轴向上0mm~20mm的区域和320mm~340mm的区域)为4pl(最小液滴直径),如表1所示地改变最大和最小扫描速度。结果显示在表1中。
实施例6
以与实施例1中相同的方式得到和评价实施例6使用的定影辊,不同的是,当形成表面层时,从液滴喷射头喷射到基底辊表面上的PFA分散液的液滴直径设定如下:在中央部(在弹性层的轴向上距离任一端为170mm的位置)为13pl(最大液滴直径),在两端部附近(在弹性层的轴向上0mm~20mm的区域和320mm~340mm的区域)为6pl(最小液滴直径),如表1所示地改变最大和最小扫描速度。结果显示在表1中。
实施例7
以与实施例1中相同的方式得到和评价实施例7使用的定影辊,不同的是,当形成表面层时,从液滴喷射头喷射到基底辊表面上的PFA分散液的液滴直径设定如下:在中央部(在弹性层的轴向上距离任一端为170mm的位置)为15pl(最大液滴直径),在两端部附近(在弹性层的轴向上0mm~20mm的区域和320mm~340mm的区域)为6pl(最小液滴直径),如表1所示地改变最大和最小扫描速度。结果显示在表1中。
实施例8
以与实施例1中相同的方式得到和评价实施例8使用的定影辊,不同的是,当形成表面层时,从液滴喷射头喷射到基底辊表面上的PFA分散液的液滴直径设定如下:在中央部(在弹性层的轴向上距离任一端为170mm的位置)为8pl(最大液滴直径),在两端部附近(在弹性层的轴向上0mm~20mm的区域和320mm~340mm的区域)为4pl(最小液滴直径),如表1所示地改变最大和最小扫描速度。结果显示在表1中。
实施例9
以与实施例1中相同的方式得到和评价实施例9使用的定影辊,不同的是,当形成表面层时,从液滴喷射头喷射到基底辊表面上的PFA分散液的液滴直径设定如下:在中央部(在弹性层的轴向上距离任一端为170mm的位置)为14pl(最大液滴直径),在两端部附近(在弹性层的轴向上0mm~20mm的区域和320mm~340mm的区域)为6pl(最小液滴直径),如表1所示地改变最大和最小扫描速度。结果显示在表1中。
比较例1
以与实施例1中相同的方式得到和评价比较例1使用的定影辊,不同的是,当形成表面层时,将从液滴喷射头喷射在基底辊表面上的PFA分散液的液滴直径在整个表面上设定为10pl,如表1所示地设定喷射头的移动速度,使得平均膜厚为30μm。结果显示在表1中。
Figure A20071012693700641

Claims (23)

1.一种定影装置,所述定影装置包括:
筒状基材,当该筒状基材是具有柔软性的环带状时,厚度波动在±10%以内,或当该筒状基材是具有刚性的圆筒管状时,外径波动在±0.5%以内;
弹性层,该弹性层布置在所述基材上且厚度波动在±5%以内;和
表面层,该表面层布置在所述弹性层上,所述表面层的厚度沿所述基材的圆周方向的波动在±5%以内,而且,在所述基材的宽度方向上,所述表面层的表面的伸长率从中央部向两端部增加。
2.如权利要求1所述的定影装置,其中:
所述表面层在宽度方向上的长度为220mm~250mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层表面的中央部的伸长率(A1)与离所述表面层表面的所述中央部向两端部侧110mm的位置的伸长率(B1)之比(B1/A1)为1.25~2.5。
3.如权利要求1所述的定影装置,其中:
所述表面层在宽度方向上的长度为320mm~360mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层表面的中央部的伸长率(A2)与离所述表面层表面的所述中央部向两端部侧160mm的位置的伸长率(B2)之比(B2/A2)为1.25~2.5。
4.如权利要求1所述的定影装置,其中,在所述宽度方向上,所述表面层的厚度从中央部向两端部减小。
5.如权利要求4所述的定影装置,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为220mm~250mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的中央部向所述表面层的两端部侧110mm的位置的厚度之差的绝对值为10μm~30μm。
6.如权利要求4所述的定影装置,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为320mm~360mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的中央部向所述表面层的两端部侧160mm的位置的厚度之差的绝对值为10μm~30μm。
7.如权利要求4所述的定影装置,其中,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最大值为50μm以下,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最小值为20μm以上。
8.一种定影设备,所述定影设备包括:
加热装置;和
经布置而接触所述加热装置的加压装置,
所述加热装置或所述加压装置中的至少一个至少包括:
筒状基材,当该筒状基材是具有柔软性的环带状时,厚度波动在±10%以内,或当该筒状基材是具有刚性的圆筒管状时,外径波动在±0.5%以内;
弹性层,该弹性层布置在所述基材上且厚度波动在±5%以内;和
表面层,该表面层布置在所述弹性层上,所述表面层的厚度沿所述基材的圆周方向的波动在±5%以内,而且,在所述基材的宽度方向上,所述表面层的表面的伸长率从中央部向两端部增加。
9.如权利要求8所述的定影设备,其中,施加在由所述加热装置和所述加压装置形成的接触部上的挤压力沿所述宽度方向的波动在±10%以内。
10.如权利要求8所述的定影设备,其中:
所述表面层在宽度方向上的长度为220mm~250mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层表面的中央部的伸长率(A1)与离所述表面层表面的所述中央部向两端部侧110mm的位置的伸长率(B1)之比(B1/A1)为1.25~2.5。
11.如权利要求8所述的定影设备,其中:
所述表面层在宽度方向上的长度为320mm~360mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层表面的中央部的伸长率(A2)与离所述表面层表面的所述中央部向两端部侧160mm的位置的伸长率(B2)之比(B2/A2)为1.25~2.5。
12.如权利要求8所述的定影设备,其中,在所述宽度方向上,所述表面层的厚度从中央部向两端部减小。
13.如权利要求12所述的定影设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为220mm~250mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的中央部向所述表面层的两端部侧110mm的位置的厚度之差的绝对值为10μm~30μm。
14.如权利要求12所述的定影设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为320mm~360mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的中央部向所述表面层的两端部侧160mm的位置的厚度之差的绝对值为10μm~30μm。
15.如权利要求12所述的定影设备,其中,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最大值为50μm以下,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最小值为20μm以上。
16.一种成像设备,所述成像设备包括:潜像保持部件;充电单元,该充电单元对所述潜像保持部件的表面进行充电;潜像形成单元,该潜像形成单元在所述潜像保持部件的带电表面上形成潜像;调色剂图像形成单元,该调色剂图像形成单元用显影剂使所述潜像显影以形成调色剂图像;转印单元,该转印单元将所述调色剂图像从所述潜像保持部件的表面转印到记录介质的表面上;和定影单元,所述定影单元对转印到所述记录介质上的所述调色剂图像进行定影,
所述定影单元至少包括:
加热装置;和
经布置而接触所述加热装置的加压装置,
所述加热装置或所述加压装置中的至少一个至少包括:筒状基材,当该筒状基材是具有柔软性的环带状时,厚度波动在±10%以内,或当该筒状基材是具有刚性的圆筒管状时,外径波动在±0.5%以内;弹性层,该弹性层布置在所述基材上且厚度波动在±5%以内;和表面层,该表面层布置在所述弹性层上,所述表面层的厚度沿所述基材的圆周方向的波动在±5%以内,而且,在所述基材的宽度方向上,所述表面层的表面的伸长率从中央部向两端部增加。
17.如权利要求16所述的成像设备,其中,施加在由所述加热装置和所述加压装置形成的接触部上的挤压力沿所述宽度方向的波动在±10%以内。
18.如权利要求16所述的成像设备,其中:
所述表面层在宽度方向上的长度为220mm~250mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层表面的中央部的伸长率(A1)与离所述表面层表面的所述中央部向两端部侧110mm的位置的伸长率(B1)之比(B1/A1)为1.25~2.5。
19.如权利要求16所述的成像设备,其中:
所述表面层在宽度方向上的长度为320mm~360mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层表面的中央部的伸长率(A2)与离所述表面层表面的所述中央部向两端部侧160mm的位置的伸长率(B2)之比(B2/A2)为1.25~2.5。
20.如权利要求16所述的成像设备,其中,在所述宽度方向上,所述表面层的厚度从中央部向两端部减小。
21.如权利要求20所述的成像设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为220mm~250mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的中央部向所述表面层的两端部侧110mm的位置的厚度之差的绝对值为10μm~30μm。
22.如权利要求20所述的成像设备,其中:
所述表面层在所述宽度方向上的长度为320mm~360mm;而且
在所述宽度方向上,所述表面层的中央部的厚度与离所述表面层的中央部向所述表面层的两端部侧160mm的位置的厚度之差的绝对值为10μm~30μm。
23.如权利要求20所述的成像设备,其中,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最大值为50μm以下,所述表面层的厚度在所述宽度方向上的最小值为20μm以上。
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