CN107991847A - 转印装置和图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种转印装置和图像形成装置，该转印装置包括：环带，其表面粗糙度Rz为约0.05μm至0.15μm；以及清洁刮板，其用于清洁所述带，并且其包括基本上呈平面状的树脂基材和覆盖所述树脂基材的至少一个边缘的涂布层，其中所述涂布层具有连接层和表面层，所述连接层设置成面对与所述树脂基材的界面，并含有类金刚石碳和选自由氮化钛、钛硅、钛钨、碳化钛和碳氮化钛组成的组中的至少一种，并且所述表面层覆盖所述连接层并含有类金刚石碳。

Description

转印装置和图像形成装置
技术领域
本发明涉及一种转印装置和图像形成装置。
背景技术
日本专利文献特开平10-260589号公报公开了一种图像形成装置，该图像形成装置包括承载以预定极性充电的显影剂的显影剂承载件、设置成与所述显影剂承载件相对的背电极部件、以及设置在所述显影剂承载件和所述背电极部件之间以控制所述显影剂飞行的控制电极部件。所述图像形成装置具有中间转印部件和清洁部件，中间转印部件设置在所述控制电极部件和所述背电极部件之间，具有吸收显影剂的飞行能量并暂时保持显影剂的表面，所述清洁部件与所述中间转印部件接触，并以与充电的显影剂的电极相反的电极向所述中间转印部件施加电压，以除去所述中间转印部件表面上残留的显影剂。
日本专利文献特开2014-85595号公报公开了一种图像形成装置，该图像形成装置包括图像承载体、充电辊、曝光装置、显影器、转印装置以及清洁刮板，所述充电辊与所述图像承载体的表面接触以对所述图像承载体充电，并具有沿周向延伸的凹凸表面，所述曝光装置将图像承载体曝光以形成潜像，所述显影器使图像承载体上的潜像显影以形成色调剂图像，所述转印装置将所述图像承载体上的所述色调剂图像转印至记录介质上，所述清洁刮板的边缘抵接在转印之后的所述图像承载体的表面以除去所述图像承载体上残留的物质。在所述图像形成装置中，所述图像承载体的表面形成凹凸形以反映出所述充电辊的表面沿周面延伸的凹凸，且所述清洁刮板的形状响应于所述图像承载体表面上形成的凹凸而弹性变化，以除去残留在所述图像承载体上的物质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与使用不具有类金刚石碳涂布层的清洁刮板的情况相比，对表面粗糙度Rz为约0.05μm至0.15μm的环带的清洁不充分的可能性小的转印装置。本发明的另一个目的在于提供一种包括这种转印装置的图像形成装置。
根据本发明的第一方面，提供一种转印装置，其包括：环带，其表面粗糙度Rz为约0.05μm至0.15μm；以及清洁刮板，其用于清洁所述带，并且其包括基本上呈平面状的树脂基材和覆盖所述树脂基材的至少一个边缘的涂布层，其中所述涂布层具有连接层和表面层，所述连接层设置成面对与所述树脂基材的界面，并含有类金刚石碳和选自由氮化钛、钛硅、钛钨、碳化钛和碳氮化钛组成的组中的至少一种，并且所述表面层覆盖所述连接层并含有类金刚石碳。
根据本发明的第二方面，所述树脂基材由选自由聚氨酯橡胶、聚酰亚胺橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丙烯橡胶和丁二烯橡胶组成的组中的任一种形成。
根据本发明的第三方面，在所述树脂基材和所述涂布层之间的所述界面处存在所述树脂基材和所述涂布层的材料共存的混合物区域。
根据本发明的第四方面，所述表面层的厚度为约0.05μm至0.3μm。
根据本发明的第五方面，所述表面层的维氏硬度为约1500Hv以上。
根据本发明的第六方面，提供一种图像形成装置，其包括根据第一方面至第五方面中任一项所述的转印装置。
本发明的第一方面提供了一种与使用不具有涂布层的清洁刮板的情况相比，对表面粗糙度Rz为约0.05μm至0.15μm的环带的清洁不充分的可能性小的转印装置。
根据本发明的第二方面，当树脂基材由选自由聚氨酯橡胶、聚酰亚胺橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丙烯橡胶和丁二烯橡胶组成的组中的任一种形成时，能够进一步产生所述第一方面的这种效果。
除了第一方面或第二方面的效果之外，本发明的第三方面提供了一种与使用不存在树脂基材的材料和涂布层材料的混合物区域的清洁刮板的情况相比，清洁刮板的涂布层更不易被剥离的转印装置。
除了第一方面至第三方面中任一方面的效果之外，本发明的第四方面提供了一种其清洁刮板能够实现涂布层剥离的减少并且具有良好的耐磨损性的转印装置。
除了第一方面至第四方面中任一方面的效果之外，本发明的第五方面提供了一种与其表面层的维氏硬度小于1500Hv的情况相比，清洁刮板具有改善的耐磨损性的转印装置。
本发明的第六方面提供了一种与转印装置包括不具有涂布层的清洁刮板的情况相比，对表面粗糙度Rz为约0.05μm至0.15μm的环带的清洁不充分的可能性小的图像形成装置。
附图说明
将基于下列附图详细说明本发明的示例性实施例，其中：
图1示出显示镜面光泽度Gs(60°)与表面粗糙度Rz之间的关系的标准曲线。
具体实施方式
在图像形成装置中，设置了一种用于除去图像承载体或中间转印带上残留的显影剂的清洁装置。清洁装置的一例是包括由诸如聚氨酯橡胶的树脂形成的基材且具有弹性的清洁刮板。
这种清洁刮板设置成使其边缘与待清洁部件接触，且使用所述清洁刮板来摩擦该部件，以便通过边缘刮除残留的显影剂。所述清洁刮板以这种方式用作清洁装置。
现在将说明在根据示例性实施例的转印装置中使用的清洁刮板。该示例性实施例中使用的清洁刮板包括刮板基材和覆盖所述刮板基材的表面的涂布层。
所述刮板基材是基本上呈平面状的树脂基材，且其至少一个边缘由含类金刚石碳作为主要成分的涂布层覆盖。当所述清洁刮板附接在图像形成装置中时，该覆盖的边缘用作与待清洁物体即带接触的部分。
未被涂布层覆盖的刮板基材本身相当于通常使用的弹性刮板。所述涂布层具有硬度且摩擦系数小，这会提高与待清洁物体接触的部分的耐磨性并减少其摩擦。换句话说，与刮板基材直接与带接触的情况相比，提高了针对由于摩擦带所造成的磨耗的耐磨性从而减少了与带的摩擦。
如此提高耐磨性有助于延长清洁刮板的使用寿命，且减少摩擦有助于提高其清洁性能。
所述刮板基材的树脂基材可以是一般用作非金属清洁刮板的各种弹性基材中的任一种。其实例包括由公认具有弹性和形状恢复特性的橡胶材料形成的基材，诸如聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丙烯橡胶以及丁二烯橡胶。
优选根据JIS-A所测的橡胶材料的硬度为约70至85。
所述涂布层形成为覆盖树脂基材的至少一个边缘，所述树脂基材基本上呈平面状且基本上为类金刚石碳(DLC)的膜；然而，所述涂布层具有连接层，所述连接层形成为面对与树脂基材的界面，以便进一步提高所述涂布层对所述树脂基材的附着力。
所述连接层含有DLC即涂布层的主要成分，并至少含有氮化钛、碳化钛、碳氮化钛、钛硅、氮化铬、碳化钨、碳化硅和钛钨中的任何一种来作为锚固材料。
由DLC形成并覆盖连接层的表面层的厚度优选在约0.05μm至0.3μm范围内。所述表面层的厚度越厚，所述涂布层越不易遵循基材形状的弹性变化，从而使得该层易于剥离。在表面层具有不必要小的厚度的情况下，刮板部件表面的摩擦系数的降低，即通过形成DLC膜带来的效果变得不足。
涂布层可通过各种气相沉积技术形成，该技术一般用于在基材表面上沉积DLC，比如物理气相沉积(PVD)技术和化学气相沉积(CVD)技术。
可通过以下方法来形成涂布层，例如：微波等离子体CVD、直接等离子体CVD、Rf等离子体CVD、有效磁场等离子体CVD、离子束溅射、离子束沉积、反应等离子体溅射和不平衡磁控溅射。
涂布层形成中所使用的源气体是含碳气体。气体的实例包括：碳氢化合物气体，如甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、苯和乙炔；卤代烃，如二氯甲烷、四氯化碳、氯仿和三氯乙烷；醇类，如甲醇和乙醇；酮类，如丙酮和二苯酮；如一氧化碳和二氧化碳等的气体；以及其与N2、H2、O2、H2O或Ar混合的气体。
在各种沉积技术当中，优选使用过滤阴极真空电弧(FCVA)技术来形成涂布层，其属于涉及使用电弧等离子体源的离子束沉积技术。
在作为PVD技术的一种的FCVA中，碳直接从固态碳源中取出；因此，与使用碳氢气体作为碳源的等离子体CVD技术相比，FCVA使得DLC膜的形成具有较低的含氢量。因此，由FCVA形成的DLC膜进一步提高了耐磨性并降低了摩擦系数。
在连接层中，优选锚固材料含量沿着涂布层的沉积方向(从与基材的界面向表面层的方向)逐渐减小，而不是碳和锚固材料以一定的比例分散的状态。在锚固材料含量达到零之后的不含锚固材料而形成的部分对应于涂布层的表面层。由类金刚石碳形成的表面层的维氏硬度为约1500Hv以上。
因此，特别是连接层优选由FCVA形成。使用FCVA能够将作为碳源的气体和作为离子源(钛源、铬源、钨源或硅源)的气体以精确调整的混合比例形成膜。
离子源气体的注入使得基材的成分(氮或硅)或碳与各种离子的键合产生连接层的上述材料，比如，氮化钛、碳化钛、碳氮化钛、钛硅、氮化铬、碳化硅、钛钨和碳化钨。
用作刮板基材的树脂和DLC膜由于其材料不同而在模量硬度上有差异。据推测，模量硬度的差异的增大导致频繁出现由重复的弹性变形产生的涂布层的剥离。因此，优选在刮板基材和涂布层(连接层)之间的界面处产生氮化钛、钛硅、碳氮化钛或钛钨，以形成刮板基材(氮或硅)的树脂成分与这种钛和钨共存的混合物区域。混合物区域的存在使得从树脂到涂布层的模量硬度的梯度适度，以便涂布层可进一步变得不太可能从基材上被剥离。
实施例1
清洁刮板
如下制作刮板基材。将聚己内酯多元醇(大赛璐化学工业株式会社(DaicelChemical Industries,Ltd.)生产的PLACCEL 205，平均分子量：529，羟值：212KOHmg/g)和另一种聚己内酯多元醇(大赛璐化学工业株式会社生产的PLACCEL240，平均分子量：4155，羟值：27KOHmg/g)制备成多元醇组分的软链段材料。将具有两个以上羟基的丙烯酸树脂(综研化学株式会社(Soken Chemical&Engineering Co.,Ltd.)生产的ACTFLOW UMB-2005B)制备成硬链段材料。该软链段材料和硬链段材料以8:2(质量比)的比例彼此混合。
随后，将6.26份4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(日本聚氨酯工业株式会社(NipponPolyurethane Industry Co.,Ltd.)生产的MILLIONATE MT)作为异氰酸酯化合物添加至100份软链段材料和硬链段材料的混合物中，并在氮气环境中70℃下进行3小时反应。确定该反应中异氰酸酯化合物使用量，以将反应系统中异氰酸酯基与羟基的比例(异氰酸酯基/羟基)调整为0.5。
随后，进一步加入34.3份异氰酸酯化合物，使所得产物在氮气环境中70℃下反应3小时来获得预聚物。获得预聚物所用的异氰酸酯化合物的总量是40.56份。
将预聚物加热至100℃，接着在减压下脱泡1小时。随后，将7.14份1,4-丁二醇和三羟甲基丙烷(质量比：60/40)的混合物加入100份的预聚物中，在不生成泡沫的情况下互混3分钟，从而制得用于形成基材的组合物。
将用于形成基材的组合物倒入模具温度控制在140℃的离心成型机中，并随后进行固化反应一小时。将所得产物在110℃下进行24小时的老化热处理，并随后冷却，再接着切断，得到长度为320mm、宽度为12mm且厚度为2mm的基材A。
通过FCVA在基材上形成涂膜。当只使用碳作为元素源时，作为涂膜的DLC膜可以是仅含有碳的纯DLC膜；但是，在实施例1中，在沉积的初期，使作为锚固材料的钛源气体与碳的气化气体混合，以便形成具有存在于其与基材的界面处的混合物区域的连接层，由此制作了实施例1的清洁刮板。
使用X射线光电子能谱分析仪分析连接层的组合物，显示表面层的厚度为200nm，且连接层的厚度为133nm。另外，该分析显示包含在连接层中的钛原子的数量的浓度峰为7％，并且在基材与涂布层之间的界面处存在基材的组分、钛和碳共存的区域。
将如上制作的该清洁刮板、以及在光源入射角60°的镜面光泽度Gs(60°)为135的环带附着至商购的图像形成装置(由富士施乐株式会社(Fuji Xerox Co.,Ltd.)制造的ApeosIV-5575)以制备实施例1的图像形成装置。
实施例2
除了将环带改变为Gs(60°)为129的环带之外，按照实施例1的方式制备实施例2的图像形成装置。
实施例3
除了将环带改变为Gs(60°)为123的环带之外，按照实施例1的方式制备实施例3的图像形成装置。
实施例4
除了将环带改变为Gs(60°)为118的环带之外，按照实施例1的方式制备实施例4的图像形成装置。
实施例5
除了将环带改变为Gs(60°)为110的环带之外，按照实施例1的方式制备实施例5的图像形成装置。
比较例1
除了将不形成涂布层的基材A本身用作图像形成装置中的清洁刮板之外，按照实施例1的方式制备比较例1的图像形成装置。
比较例2
除了将不形成涂布层的基材A本身用作图像形成装置中的清洁刮板之外，按照实施例2的方式制备比较例2的图像形成装置。
比较例3
除了将不形成涂布层的基材A本身用作图像形成装置中的清洁刮板之外，按照实施例3的方式制备比较例3的图像形成装置。
比较例4
除了将不形成涂布层的基材A本身用作图像形成装置中的清洁刮板之外，按照实施例4的方式制备比较例4的图像形成装置。
比较例5
除了将不形成涂布层的基材A本身用作图像形成装置中的清洁刮板之外，按照实施例5的方式制备比较例5的图像形成装置。
比较例6
除了将环带改变为Gs(60°)为103的环带之外，按照实施例1的方式制备比较例6的图像形成装置。
比较例7
除了将不形成涂布层的基材A本身用作图像形成装置中的清洁刮板之外，按照比较例6的方式制备比较例7的图像形成装置。
比较例8
除了将环带改变为Gs(60°)为141的环带之外，按照实施例1的方式制备比较例8的图像形成装置。
比较例9
除了将不形成涂布层的基材A本身用作图像形成装置中的清洁刮板之外，按照比较例8的方式制备比较例9的图像形成装置。
清洁性能测试
使用实施例和比较例中的各个图像形成装置在A4纸上进行打印30000次，然后观察是否产生条纹状污点以评价实施例和比较例中的清洁质量。这种条纹状污点是当附着在带的表面上的残留的色调剂没有被清洁刮板充分清洁时发生的打印不良。表1显示测试的结果。
表1
尽管表1中未显示，除了产生打印不良之外，在比较例5和7中观察到了清洁刮板的卷起。清洁刮板的卷起是指由于清洁刮板与带的摩擦，在带的旋转方向上被带卡住而导致的清洁刮板的弯曲。
在各个实施例1至5中未观察到打印不良，但在各个比较例1至5中观察到打印不良。
尽管在比较例6和7中使用镜面光泽度Gs(60°)为103的相同环带，但比较例6具有带涂布层的清洁刮板，而比较例7具有不带涂布层的清洁刮板。在比较例7中出现打印不良。
在比较例8和9中，使用了镜面光泽度Gs(60°)为141的相同环带，其中的一个具有带涂布层的清洁刮板，而另一个具有不带涂布层的清洁刮板；但是在这两个比较例中都没有出现打印不良。
由此可知，该结果显示被类金刚石碳覆盖的清洁刮板对镜面光泽度Gs(60°)为110至141的环带具有良好的性能。
根据比较例9的结果可以清楚地看出，即使当清洁刮板未被类金刚石碳覆盖时，镜面光泽度Gs(60°)为141的环带也不会出现打印不良。因此，与使用不被类金刚石碳覆盖的清洁刮板的情况相比，在各个实施例中使用由类金刚石碳覆盖的清洁刮板与镜面光泽度Gs(60°)为110至135的环带的组合产生显著的效果。
从图1中示出的标准曲线可以看出，镜面光泽度Gs(60°)为110至135的环带对应于表面粗糙度Rz为约0.05μm至0.15μm的环带。由此可知，在各个实施例中组合使用由类金刚石碳覆盖的清洁刮板与表面粗糙度Rz为约0.05μm至0.15μm的环带产生显著的效果。
产业上的可利用性
本发明的示例性实施例可以如上所述方式应用于转印装置和图像形成装置。
为了进行图示和说明，以上对本发明的示例性实施例进行了描述。其目的并不在于全面详尽地描述本发明或将本发明限定于所公开的具体形式。很显然，对本技术领域的技术人员而言，可以做出许多修改以及变形。本实施例的选择和描述，其目的在于以最佳方式解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本技术领域的其他熟练技术人员能够理解本发明的各种实施例，并做出适合特定用途的各种变形。本发明的范围由与本说明书一起提交的权利要求书及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种转印装置，其特征在于，包括：
环带，其表面粗糙度Rz为约0.05μm至0.15μm；以及
清洁刮板，其用于清洁所述带，并且其包括基本上呈平面状的树脂基材和覆盖所述树脂基材的至少一个边缘的涂布层，其中，
所述涂布层具有连接层和表面层，
所述连接层设置成面对与所述树脂基材的界面，并含有类金刚石碳和选自由氮化钛、钛硅、钛钨、碳化钛和碳氮化钛组成的组中的至少一种，并且
所述表面层覆盖所述连接层并含有类金刚石碳。
2.根据权利要求1所述的转印装置，其中，
所述树脂基材由选自由聚氨酯橡胶、聚酰亚胺橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丙烯橡胶和丁二烯橡胶组成的组中的任一种形成。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的转印装置，其中，
在所述树脂基材和所述涂布层之间的所述界面处存在所述树脂基材和所述涂布层的材料共存的混合物区域。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的转印装置，其中，
所述表面层的厚度为约0.05μm至0.3μm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的转印装置，其中，
所述表面层的维氏硬度为约1500Hv以上。
6.一种图像形成装置，其特征在于，
包括根据权利要求1至5中任一项所述的转印装置。
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