CN102576206A - 环形金属带、电子照相用环形带、定影装置及电子照相图像形成设备 - Google Patents

Abstract

提供如下一种电子照相用环形金属带，其防止由于反复弯曲和与所接触的构件摩擦而产生裂纹及防止进一步开裂并且提高了耐久性。金属带的各端面的形状被形成为在金属带的外表面边缘和内表面边缘之间具有脊。因此，在与接触带的构件摩擦的部分处，金属带与由于弯曲而可能产生小的内部应力的部分接触。

Description

环形金属带、电子照相用环形带、定影装置及电子照相图像形成设备

技术领域

本发明涉及环形金属带、电子照相用环形带、定影装置以及电子照相图像形成设备。

背景技术

在电子照相图像形成设备中，环形带用于定影装置，借助于该定影装置通过加热和加压对已经转印到诸如纸张等记录介质的表面的未定影调色剂图像进行定影。作为这样的环形带，已知如下的电子照相用环形带，该电子照相用环形带利用由例如不锈钢、镍、铝或铜等热传导性和强度优异的金属制成的环形金属带作为基层。在电子照相图像形成设备中，使用多个辊转动地驱动用于这样的定影装置的电子照相用环形带(该电子照相用环形带在下文中被称为“定影带”)。在这种情况下，当定影带转动时，在定影带中可能产生使定影带在其推进方向上跑偏(run aside)的力(该力在下文中也被称为“跑偏移动力”)。为了控制由于这样的力所引起的这种定影带跑偏，提出了设置对定影带在宽度方向上的跑偏进行控制的构件，或者设置使用定影带跑偏检测构件来检测跑偏以便校正这种跑偏的机构。在这种情况下，定影带的端面与上述端部区域控制构件或检测构件接触。此时，在定影带的端面不期望地产生裂纹。因此，在专利文献1中，提出了设置润滑脂材料或者固体润滑层，以便提高金属带端面与端部区域控制构件之间的滑动性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-144833号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明人已经对上述专利文献1中公开的发明进行了研究。结果发现，虽然提高了端部区域控制构件的润滑性并且提高了滑动性，但是由于定影带的反复弯曲以及定影带与端部区域控制构件摩擦，定影带可能产生裂纹。因此，本发明人已经认识到，为了使图像形成设备更高速化并且更高耐久化，重要的是，更加可靠地防止定影带的端部产生裂纹。

本发明旨在提供如下一种电子照相用环形带：即使在电子照相用环形带被反复弯曲或与端部区域控制构件摩擦时，电子照相用环形带也能防止在端部产生裂纹。另外，本发明旨在提供能够使得定影装置和图像形成设备在耐久性方面更加提高的电子照相用环形带。此外，本发明旨在提供耐久性已经被更加提高的定影装置和电子照相图像形成设备。

用于解决问题的方案

根据本发明的一个方面，提供一种环形金属带，该环形金属带具有由该环形金属带的外表面边缘和内表面边缘围成的端部区域，其中，所述端部区域具有沿所述外表面边缘和所述内表面边缘延伸的脊。

根据本发明的另一方面，提供一种包括上述环形金属带和调色剂脱模层的电子照相用环形带。

根据本发明的再一方面，提供一种定影装置，该定影装置包括加热构件和与所述加热构件相对地布置的加压构件，其中，所述加热构件和所述加压构件中的至少一方包括上述电子照相用环形带，并且所述定影装置还包括端部区域控制构件，所述端部区域控制构件被布置成使得能够与所述环形金属带的所述端部区域的所述脊接触。

根据本发明的又一方面，提供一种包括上述电子照相用定影装置的电子照相图像形成设备。

发明的效果

根据本发明，环形金属带在该环形金属带的由于弯曲而可能产生小的内部应力的脊处与端部区域控制构件接触。因此，能够防止产生裂纹以及防止进一步开裂，从而提高了耐久性。

附图说明

图1是示出根据本发明的定影带的层构造的示例的示意图。

图2A是示出金属带的一个侧端如何与端部区域控制构件接触的图。图2A是示出传统的金属带的一个侧端如何与端部区域控制构件接触的图。

图2B也是示出金属带的一个侧端如何与端部区域控制构件接触的图。图2B是示出根据本发明的金属带的一个侧端如何与端部区域控制构件接触的图。

图3是示出作用于金属带端面的内部应力的图表。

图4A是示出本发明中的金属带的端面形状的示例的图。

图4B是示出本发明中的金属带的端面形状的另一示例的图。

图4C是示出本发明中的金属带的端面形状的再一示例的图。

图5是利用根据本发明的金属带1的定影装置的示意性结构图。

图6是示出加热定影系统的图像加热单元的构造的示例的示意图。

图7是定影带端部控制部分的细节图。

图8是示出实施例1中的金属带的端面的图。

图9是示出金属带切割部件的示意图。

图10是示出比较例1中的金属带的端面的图。

具体实施方式

下面参照附图详细地说明根据本发明的环形金属带。根据本发明的环形金属带是具有由外表面边缘和内表面边缘围成的端部区域的环形金属带，并且端部区域具有沿环形金属带的外表面边缘和内表面边缘延伸的脊。

图2A是传统的环形金属带1的一个侧端与端部区域控制构件4接触的部分的放大截面图。图2B是根据本发明的环形金属带1的一个侧端与端部区域控制构件4接触的部分的放大截面图。端部区域控制构件4在这里是指对环形金属带的朝向该端部区域控制构件4的一个端部的任何跑偏进行控制的构件，例如凸缘或辊等。在环形金属带1中在其推进方向上产生“跑偏移动力”。因此，环形金属带以在被弯曲的状态下与端部区域控制构件接触的方式转动。这使得环形金属带1受到来自端部区域控制构件4的滑动阻力。由于环形金属带1在定影辊隙部(fixing nipportion)处弯曲，所以在环形金属带1中还产生内部应力。图3是示出当使环形金属带1弯曲时内部应力在该环形金属带的厚度方向上如何作用于环形金属带1的图表。如图3所示，在环形金属带的外周侧产生拉伸应力，而在环形金属带的内周侧产生压缩应力。此外，内部应力在环形金属带的厚度方向上的中央及中央附近最小。从环形金属带的厚度方向上的中央及中央附近越朝向环形金属带的外周，以及从环形金属带的厚度方向上的中央及中央附近越朝向环形金属带的内周，内部应力变得越大。因此，在环形金属带的外表面边缘处拉伸应力最大，在环形金属带的内表面边缘处压缩应力最大。

传统地，为了去除任何的毛刺和裂纹，已经对已切割的环形金属带的端面进行了砂磨。因此，如图2A所示，由环形金属带的外表面边缘5和内表面边缘6围成的端部区域21是平坦的。在该情况下，环形金属带的端面与端部区域控制构件4进行面接触，由此，环形金属带的端面在带的由于弯曲而可能产生大的内部应力的外表面边缘5和内表面边缘6处受到来自端部区域控制构件4的滑动阻力。因此，由于环形金属带1被反复弯曲并且与端部区域控制构件4摩擦，所以环形金属带1趋于在环形金属带1的已经具有最大内部应力的外表面边缘5和内表面边缘6处产生裂纹。

另一方面，如图2B所示，在环形金属带1的端面的形状、即由环形金属带的外表面边缘5和内表面边缘6围成的端部区域21的形状形成为具有脊23的情况中，环形金属带在该环形金属带的脊处与端部区域控制构件4接触。这里，“脊”是指在环形金属带的外表面边缘与内表面边缘之间不间断地连续并且在带的宽度方向上朝向外侧的凸起(hill)(隆起部)。于是，该脊具有彼此抵消的拉伸应力和压缩应力，使得内部应力小。此外，环形金属带的作为导致大的内部应力的部分的外表面边缘5和内表面边缘6不会受到来自端部区域控制构件4的任何滑动阻力。因此，在环形金属带的端面与端部区域控制构件接触时，环形金属带能够很好地防止在其端部处产生裂纹。这使得能够在利用例如定影带7的图像形成设备中实现高速化及高耐久化，该定影带7的环形金属带在其端部处具有在环形金属带的外表面边缘和内表面边缘之间延伸的脊。

图4A至图4C示出根据本发明的环形金属带的三个示例。更具体地，各环形金属带1在由带的外表面边缘5和内表面边缘6围成的区域41处具有不同形状的脊43。

图1是利用根据本发明的环形金属带的定影带(电子照相用环形带)7的截面图；该截面图是在与加压辊相面对的那侧的部分处在宽度方向上的截面图。定影带7是基本上由根据本发明的环形金属带1、弹性层2和调色剂脱模层(toner releasing layer)3构成的层叠构件。

环形金属带1包含耐热性和热传导性优异的不锈钢(SUS)，或镍、铝、铜或这些金属的任意合金等。优选地，环形金属带1的总厚度可以为20μm以上至200μm以下。

可以设置弹性层2或者可以不必设置弹性层2。通过设置弹性层2，在定影辊隙部可以覆盖将要被加热的调色剂图像，以确保此处的热传导，并且还可以补充环形金属带1的回复力以缓解由于环形金属带的转动和弯曲所引起的任何疲劳。此外，通过设置弹性层2，可以提高定影带脱模层的表面与未定影的调色剂图像的表面的紧密接触，以使得能够获得高效的热传导。设有弹性层2的定影带7尤其适于未定影调色剂量大的彩色调色剂图像的加热定影。

弹性层2可以由不受任何特别限制的任何材料制成。可以选择耐热性和热传导性良好的材料。优选地，弹性层2可以包含从硅橡胶(silicone rubber)、氟橡胶(fluorine rubber)和氟硅橡胶(fluoro silicone rubber)中选择的至少一方，特别优选硅橡胶。下面示出形成弹性层2的材料的具体示例。这些示例为：它们是聚二甲基硅氧烷、聚甲基三氟丙基硅氧烷、聚甲基乙烯基硅氧烷、聚三氟丙基乙烯基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚苯基乙烯基硅氧烷和这些聚硅氧烷的任意的共聚物等。

弹性层可任选地引入有二氧化硅、碳酸钙、石英粉、硅酸锆、粘土(硅酸铝)、滑石(水合硅酸镁)、矾土(氧化铝)或氧化铁红(氧化铁)等。

弹性层2的厚度优选可以为10μm以上至1000μm以下，更优选为50μm以上至500μm以下，因为这样可以获得良好的定影图像品质。在打印彩色图像、特别是打印电子照相图像时，在记录介质P上跨越大面积形成实心图像(solid image)。在这种情况下，除非加热面(脱模层3)能够跟随记录介质的凹凸或调色剂层的凹凸，否则可能发生加热不均匀，从而导致传热量高的区域与传热量低的区域之间的图像的光泽不均匀。也就是说，在传热量高的区域光泽度高，而在传热量低的区域光泽度低。如果弹性层2的厚度太薄，则在一些情况下加热面不能跟随记录介质或调色剂层的任何凹凸表面轮廓，从而导致图像的光泽不均匀。另一方面，如果弹性层2的厚度太厚，则弹性层2的耐热性可能太高并且热容量可能太大，从而导致难以实现快速起动。

弹性层2的硬度(JIS K 6301)可以优选为3°以上至60°以下，更优选为5°以上至45°以下，因为这样能够充分地防止发生图像光泽不均匀，并且能够获得良好的定影图像品质。

弹性层2的热传导率λ优选可以为3.3×10^-1(W/m·K)以上至8.4×10^-1(W/m·K)以下。

这样的弹性层2可以通过下面的(a)至(d)所示的方法中的任一方法来形成。

(a)借助于诸如刮涂法(blade coating)等对金属层1涂布诸如液态硅橡胶等材料然后进行加热固化的方法；

(b)将诸如液态硅橡胶等材料注入到模具中然后进行硫化固化的方法；

(c)对材料进行挤出成形然后进行硫化固化的方法；

(d)对材料进行注射成型然后进行硫化固化的方法。

调色剂脱模层3用材料示例如下。它们是诸如PFA(四氟乙烯/全氟烷基醚共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)和FEP(四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)等的氟树脂、硅酮树脂、氟硅橡胶、氟橡胶和硅橡胶。特别地，PFA是优选的，这是因为调色剂等不能容易地附着至调色剂脱模层。调色剂脱模层可任选地引入有诸如炭黑或氧化锡等的导电剂。作为标准，调色剂脱模层3可具有1μm以上至100μm以下的厚度。

这样的调色剂脱模层3可以通过公知的方法形成。例如，在氟树脂类型材料的情况下，可以通过如下方法来形成调色剂脱模层3：在环形金属带1或弹性层2上涂布通过分散氟树脂粉末而制备的涂料，随后进行干燥或烘焙；或者，在环形金属带1或弹性层2上覆盖事先制成管状的膜，然后将环形金属带1或弹性层2与膜接合。在橡胶类型材料的情况下，可以通过如下方法形成调色剂脱模层：将液态材料注入到模具中，随后进行硫化固化；对材料进行挤出成形，然后进行硫化固化；或者，对材料进行注射成形，然后进行硫化固化。

图5是在定影带中使用了根据本发明的环形金属带的电子照相图像形成设备用的定影装置的轴线方向上的截面图。加热器(加热构件)8是在其基板中使用了氧化铝或氮化铝的陶瓷加热器等。热绝缘支柱(stay)保持件9将加热器8保持在该保持件的底面侧，定影带7的左、右两端被装配于热绝缘支柱保持件9，并且在该定影带7的每一侧均设有端部区域控制构件4，该端部区域控制构件4能够与定影带的各端面脊部接触。

端部区域控制构件4是控制电子照相用环形带在行进期间在电子照相用环形带的宽度方向上的任何跑偏的构件。该端部区域控制构件4具有外侧接收模(outer receiving die)，该外侧接收模的各侧均具有以一体地向外突出的形状设置的弹簧座4a和以一体地向内突出的形状设置的不完全圆环状保护部4b。附图标记10表示用作加压构件的耐热性弹性加压辊。加压辊10主要由芯轴11和弹性层2构成，该加压辊10以能转动的方式被芯轴11的两个端部处的轴承保持在装置的机架(未示出)的左、右侧板之间。附图标记12表示被固定至加压辊芯轴的一端侧的加压辊转动驱动齿轮。定影带7布置于加压辊10的上侧，并且以加热器8侧朝下的状态与加压辊10相对。于是，通过借助于各加压弹簧13以给定的压力压下左、右两侧的各端部区域控制构件4的各弹簧座4a而将定影带7维持为与加压辊10均匀地压力接触。因此，以将定影带7保持在加热器8的底面和加压辊10的顶面之间的方式使加热器8的底面与加压辊10的顶面压力接触，从而在定影带7和加压辊10之间以给定的宽度形成定影辊隙区N。

由于例如部件精度的任何离散以及陶瓷加热器14的长度方向上的任何不均匀的温度分布，定影带7在被转动地驱动时受到在该定影带7的推进方向上的跑偏移动力，从而定影带7沿向左方向和向右方向中的任一方向移动。为了控制推进方向上的这种跑偏，必需将装置设置成以定影带7的端面抵靠诸如凸缘等端部区域控制构件行进这样的状态来控制跑偏。端部区域控制构件4是用于这种目的的控制构件。这里，即使定影带7随着加压辊10的转动而转动并且在推进方向上已跑偏，这样的跑偏也被控制为使得定影带7的左侧端面的脊或右侧端面的脊可以与端部区域控制构件4的内壁面接触。于是，带的内部应力大的外表面边缘5和内表面边缘6不与端部区域控制构件4接触，因此外表面边缘5和内表面边缘6不会受到来自端部区域控制构件4的任何滑动阻力。结果，能够更好地防止定影带7的端部产生裂纹。

示例

(实施例1)

在图8中示出实施例1中所使用的定影带7。定影带7基本上由环形金属带1以及层叠地设置于该环形金属带1上的弹性层2和调色剂脱模层3构成。环形金属带1由不锈钢(SUS)制成，并且该环形金属带1的内径为24mm、壁厚为30μm、长度为240mm。如图8所示，通过切割部件将环形金属带的各端面加工成在带的外表面边缘5和内表面边缘6之间具有脊的形状，并且各端面被制成为在壁厚的中央位置处沿长度方向的高度H为10μm的隆起形状。作为用于此目的的切割部件，参照图9进行说明。用保持机构(未示出)在环形金属带1的内侧固定地保持环形金属带1。保持机构被设定为能转动，并且该保持机构具有环形刀、即内切割刀具18。在环形金属带1的外周方向的一侧，保持机构还具有转动的环形刀、即外切割刀具19。这些成对的转动的环形刀、即内切割刀具18和外切割刀具19以该两个刀具的刀面(内切割刀面20和外切割刀面21)的侧面能彼此接触的方式被布置成在两个刀具之间留有非常小的间隙，此外，外切割刀具被布置成相对于内切割刀具成倾斜角22。操作这些成对设置的转动的环形刀，以切割环形金属带1。

经由涂覆装置(primer)在环形金属带1上分别层叠作为弹性层2的300μm厚的硅橡胶层(可从GE Toshiba Silicone Co.，Ltd得到)以及作为调色剂脱模层3的20μm厚的PFA管(可从GunzeSangyo，Inc.得到)，以制造具有图8所示的截面的定影带。准备两个这种定影带7，并且将这两个定影带7用于下面的运行(耐久性)测试。

具体地说，将定影带7置于图6所示的图像加热定影装置中，以执行运行测试。在图6中，附图标记15表示带引导构件，附图标记16表示滑动板，附图标记17表示加压用刚性支柱，字母t表示调色剂。在运行测试中，在定影时将陶瓷加热器14的温度设成180℃。借助来自陶瓷加热器的热和施加至辊隙N的压力将未定影的调色剂图像定影至记录介质P。以每两页连续定影间隔1秒的间歇模式进行定影，并且计数各定影带产生裂纹或断裂时纸张的数量。各定影带的运行测试结果示出在表1中。

(比较例1)

在图10中示出比较例1中所使用的定影带7。通过图9所示的切割部件以与实施例1相同的方式来加工环形金属带的各端面，然后用砂纸(#600)砂磨各端面以使各端面具有平面形状。在该比较例中，除了使环形金属带的各端面的形状平坦之外，以与实施例1相同的方式制造两个定影带，并且执行与实施例1相同的运行测试。各定影带的运行测试结果示出在表1中。

表1

从以上结果可以看出，如下的定影带具有更高的耐久性，该定影带的环形金属带在环形金属带的外表面边缘和内表面边缘之间的端面具有脊。这是因为，带在端面具有脊的特征使得在与端部区域控制构件抵靠摩擦的部分处，带的端面的由于弯曲而可能产生小的内部应力的部分与端部区域控制构件接触。因此，能够防止定影带由于反复弯曲和与端部区域控制构件摩擦而产生裂纹并且防止进一步开裂，从而能够如考虑的那样获得耐久性提高的定影带。

本申请要求2009年9月30日提交的日本专利申请No.2009-227333的优先权，该日本专利申请作为本申请的一部分通过引用包含于此。

Claims (4)

1.一种环形金属带，其具有由该环形金属带的外表面边缘和内表面边缘围成的端部区域，其中，

所述端部区域具有沿所述外表面边缘和所述内表面边缘延伸的脊。

2.一种电子照相用环形带，其包括：权利要求1所述的环形金属带；以及调色剂脱模层。

3.一种电子照相用定影装置，其包括加热构件和与所述加热构件相对地布置的加压构件，其中，

所述加热构件和所述加压构件中的至少一方包括权利要求2所述的电子照相用环形带，并且

所述定影装置还包括端部区域控制构件，所述端部区域控制构件被布置成使得能够与所述环形金属带的所述端部区域的所述脊接触。

4.一种电子照相图像形成设备，其包括权利要求3所述的电子照相用定影装置。

Images