CN114355741A - 在定影装置中使用的辊、包括该辊的定影装置和成像设备 - Google Patents

Abstract

在定影装置中使用的辊、包括该辊的定影装置和成像设备，辊包括橡胶层，所述橡胶层包括多个空隙部分、连接所述空隙部分的孔通道部分、以及填料，其中所述填料的长宽比RA是2.5≤RA≤215，并且所述橡胶层的线性膨胀系数小于或等于400×10^‑6/K。

Description

在定影装置中使用的辊、包括该辊的定影装置和成像设备

技术领域

本公开涉及一种在定影装置中使用的辊、一种包括该辊的定影装置、以及一种成像设备，所述定影装置被包括在使用电子照相方法或静电记录方法的成像设备(诸如复印机或打印机)中。

背景技术

作为被包括在成像设备中的定影单元(定影装置)，存在一种类型的定影单元，在该定影单元中，定影夹持部分由具有热源的加热单元和不具有热源的压力辊(辊)形成。其上形成有调色剂图像的记录材料在被夹持在定影夹持部分中并被输送时被加热，并且由此将调色剂图像定影到记录材料。

在这种定影单元中，具有以下层结构的压力辊还用于将热能从加热单元有效地传递到记录材料和调色剂的目的。例如，在压力辊中，提供橡胶层，该橡胶层中分散有许多空隙部分，并且由此实现橡胶层中的低热传导。如果使用这种压力辊，则在定影单元开始加热之后的短时间内，定影单元就达到调色剂图像可以被定影的温度。因此，可以改进快速启动特性。

然而，在包括其中在橡胶层中实现低热传导的压力辊的定影单元中，在小尺寸的记录材料上执行定影处理的情况下，非片材通过部分中很可能发生温度上升，该温度上升是记录材料没有通过的区域中的过度温度上升现象。

日本专利申请公开No.2014-142406讨论了一种压力辊，其中将热传导填料添加到包括许多空隙部分的橡胶层，以实现既维持快速启动特性又减少非片材通过部分中的温度上升。

顺便提及，比以前存在更多的缩小成像设备的尺寸并且降低成本的需求。为了满足这些需求，期望缩短记录材料的输送路径的长度或简化输送机构。作为用于这种目的的方法，以下配置是可能的。

首先，记录材料的输送路径被设计为尽可能短，以缩短记录材料的输送距离。从将未定影的调色剂图像转印到记录材料的转印单元到将调色剂图像定影到记录材料的定影单元的距离也相应地变得尽可能短(大约几十毫米)。为了简化用于记录材料的输送机构，由同一电动机执行记录材料在转印单元和定影单元中的输送，从而减少电动机的数量。

为了实现满足缩小尺寸和简化的上述配置，存在以下问题。由同一电动机执行记录材料在转印单元和定影单元中的输送，并且由此无法单独地调整记录材料在每个单元中的输送速度。因此，难以调整因为调色剂图像的差异而引起的记录材料在定影单元中的输送速度的变化和在转印单元中的输送速度的变化这两者。

在使用膜加热方法的定影单元中，该定影单元具有这样的配置，在所述配置中，板状加热器被放置在筒状定影膜的内部空间中，并且定影夹持部分由加热器和压力辊在定影膜介入下形成，压力辊由电动机可旋转地驱动。定影膜通过被压力辊的旋转驱动而旋转，并且记录材料被引入到定影膜与压力辊之间，从而输送记录材料。

在压力辊中，提供橡胶层。橡胶层通过在执行打印时加热而热膨胀。其中将热传导填料添加到包括许多空隙部分的橡胶层的上述压力辊也热膨胀。加热程度根据各种打印条件而不同，并且因此，橡胶层的膨胀量也以各种方式改变。在橡胶层的膨胀量改变的情况下，压力辊的直径也改变。因此，记录材料在定影单元中的输送速度改变。

如果在定影单元中的输送速度比在转印单元中快得多，并且记录材料被过度牵拉，则会发生图像伸长，在所述图像伸长中，通过转印单元转印到记录材料的调色剂图像在输送方向上伸长。此外，产生以下问题。当记录材料的后端在输送方向上在转印单元上游从片材进给单元出来时会出现很大的振动，并且这种振动被传输到转印单元且该振动干扰调色剂图像。

公开内容

本公开涉及提供一种压力辊，该压力辊在实现既维持快速启动特性又减少非片材通过部分中的温度上升的同时减少热膨胀，还提供一种包括该压力辊的定影单元以及一种包括该定影单元的成像设备。

根据本公开的一方面，一种在定影装置中使用的辊包括橡胶层，所述橡胶层包括多个空隙部分、连接所述空隙部分的孔通道部分、以及填料。所述填料的长宽比RA是2.5≤RA≤215，并且所述橡胶层的线性膨胀系数小于或等于400×10^-6/K。

参考附图从示例性实施例的以下描述中，本公开的其它特征将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的成像设备的截面图。

图2A是根据本公开的实施例的定影单元的截面图。图2B是压力辊的透视图。

图3是根据本公开的实施例的压力辊的橡胶层的示意截面图。

图4是根据本公开的实施例的用于模制压力辊的模具的示意透视图。

图5是根据本公开的实施例的用于模制压力辊的模具的示意截面图。

图6是根据本公开的实施例的失真图像的示例。

图7A是根据本公开的实施例的记录材料上的图像的正常部分的放大图。图7B是根据本公开的实施例的记录材料上的图像的失真部分的放大图。

图8是根据本公开的实施例的示例1至8以及比较示例1和2中的配置的列表。

图9是根据本公开的实施例的配置的测量值和评估结果的列表。

具体实施方式

(成像设备)

图1是成像设备100的截面图。成像设备100是使用电子照相方法的激光打印机。

成像设备100包括感光鼓(图像承载构件)1，该感光鼓是电子照相感光构件。通过在由铝合金或镍形成的鼓的筒状主体上提供诸如有机光导体(OPC)、非晶硒和非晶硅等感光材料来形成感光鼓1。感光鼓1由电动机M1在图1所示的箭头R1的方向上以预定处理速度(周速)可旋转地驱动。感光鼓1的表面均匀地经受充电辊2的充电处理。经受充电处理的感光鼓1的表面由激光扫描器3根据图像信息进行扫描。由此，静电潜像形成在感光鼓1上。形成在感光鼓1上的静电潜像使用从显影单元4供应的调色剂进行显影和可视化。显影单元4包括显影辊41，该显影辊将调色剂输送到感光鼓1。

在成像设备100中，转印辊5放置成与感光鼓1接触。转印辊5被朝向感光鼓1偏压。在感光鼓1与转印辊5之间，形成转印部分T。在转印部分T的位置，调色剂图像从感光鼓1被转印到记录材料P。

记录材料P被保持在保持托盘101中，并且由进给辊102一个接一个地进给。每个记录材料P然后按下列顺序通过由输送辊103和108形成的输送部分F、由感光鼓1和转印辊5形成的转印部分T以及定影夹持部分N。

记录材料P在输送部分F、转印部分T和定影夹持部分N中的输送全部都由电动机M1的驱动力执行。记录材料P在每个部分中的输送速度设定为大约270mm/秒。

记录材料P的前端由顶部传感器104检测。基于顶部传感器104与转印部分T之间的位置关系以及记录材料P的输送速度，检测记录材料P的前端到达转印部分T时的时刻。对这个时刻的检测使调色剂图像被转印到记录材料P上的正确位置。

调色剂图像转印到其上的记录材料P被输送到定影单元(定影装置)6。定影单元6在定影夹持部分N中对承载调色剂图像的记录材料P进行加热和加压，从而将调色剂图像定影到记录材料P。调色剂图像定影在其上的记录材料P通过排出辊106排到排出托盘107，该排出托盘形成在成像设备100的设备主体110的上表面上。同时，排出传感器105检测记录材料P的前端和后端通过的时刻，由此监测是否发生堵塞。

相反，在转印调色剂图像时留在感光鼓1上而没有被转印到记录材料P的调色剂由清洁器7从感光鼓1被移除并收集。清洁器7致使清洁刮板71刮擦旋转的感光鼓1的表面并从该表面移除调色剂。

(定影单元)

图2A是定影单元(定影装置)6的截面图。定影单元6使用膜加热方法。定影单元6包括加热单元10和压力辊20。加热单元10包括筒状定影膜13、被放置在定影膜13的内部空间中的加热器11、固持加热器11的加热器保持器12、以及加强加热器保持器12的加强支架15。加热器保持器12还充当限制定影膜13的旋转轨迹的导引件。

加强支架15通过弹簧(未示出)被朝向压力辊20偏压。加热器11和保持器12以及压力辊20由此夹住定影膜13，并且因此在定影膜13与压力辊20之间形成定影夹持部分N。如上所述，压力辊20由电动机M1在箭头R2的方向上驱动，并且定影膜13通过被压力辊20驱动而在箭头R3的方向上旋转。

调色剂图像t转印到其上的记录材料P在被夹持在定影夹持部分N中并被输送时被加热。由此，调色剂图像t被加热器11的热熔化并且被定影到记录材料P。

在加热器11的位于与定影膜13滑动接触的表面的相反侧的表面上，放置热敏电阻器14，该热敏电阻器是温度检测元件。指示热敏电阻器14的检测结果的信号被输入到引擎控制单元302。基于来自热敏电阻器14的信号，引擎控制单元302控制向加热器11供应的电力，使得加热器11的温度维持预定目标温度。

加热器11是板状加热器，其包括由陶瓷(铝或氮化铝)形成的长且窄的板状基板113、打印在基板113上的发热电阻器112、以及覆盖发热电阻器112的绝缘层111。提供绝缘层111以确保电绝缘特性和耐磨性。根据本示例性实施例的绝缘层111的材料是玻璃。加热器11被放置成使得绝缘层111与定影膜13的内表面接触。

(定影膜)

定影膜13包括由诸如不锈钢等金属或诸如聚酰亚胺等耐热树脂形成的基础层，以及形成在基础层上的离型层。离型层由氟树脂形成，诸如四氟乙烯-聚乙烯氟乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)或聚四氟乙烯(PTFE)。离型层可以通过在基础层的表面上直接地或经由底漆层涂覆氟树脂或者将氟树脂管放置在基础层上来形成。根据本示例性实施例的定影膜13是通过用PFA涂覆聚酰亚胺的基础层来形成离型层的膜。根据本示例性实施例的定影膜13的总厚度是70μm，并且定影膜13的外圆周长度是56.7mm。

由于定影膜13与加热器11和加热器保持器12滑动接触地旋转，因此期望减小加热器11和加热器保持器12与定影膜13之间的摩擦阻力。因此，将诸如耐热油脂等适当量的润滑剂置于加热器11和保持器12的表面与定影膜13的内圆周表面之间。这使得定影膜13能够平滑地旋转。

(压力辊)

图2B是压力辊20的透视图。压力辊20包括具有主体部分21a和轴杆部分21b的金属芯部21、围绕金属芯部21设置的橡胶层22，以及围绕橡胶层22设置的离型层23。根据本示例性实施例的压力辊20的橡胶层22由硅橡胶形成，并且离型层23由氟树脂形成。压力辊20的直径是20mm，并且橡胶层22的厚度是2.5mm。金属芯部21的主体部分21a的直径是15mm。压力辊20的轴向方向上的长度(包括轴杆部分21b的整个长度)是289mm。设置橡胶层22的部分的长度(金属芯部21的主体部分21a的长度)是250mm。

如将在下面描述细节，由硅橡胶形成的橡胶层22包括空隙部分、连接空隙部分的孔通道部分、以及针状填料(高热传导填料)。

(金属芯部)

作为压力辊的金属芯部，已知实心金属芯部或空心管形金属芯部。在空心管形金属芯部的情况下，加热元件也可以放置在空心管形金属芯部内。作为根据本示例性实施例的压力辊20的金属芯部21，可以使用实心金属芯部和空心管形金属芯部两者。然而，不期望将加热元件放置在金属芯部21内。这是为了实现用于促进经由金属芯部21从橡胶层22散热的配置，以防止非片材通过部分中的温度上升。

金属芯部21可以由诸如铝、铝合金、钢或不锈钢合金等金属材料构成。根据本示例性实施例的压力辊20的金属芯部21是实心的且由钢制成，并且金属芯部21在其轴向方向上的两个端部部分中都包括轴杆部分21b。

(橡胶层)

图3是示出橡胶层22的微观结构的截面图。橡胶层22的主要组分是耐热硅橡胶22a。橡胶层22在硅橡胶22a内包括多个分散的空隙部分22b、连接空隙部分22b的孔通道部分22c、以及分散的针状填料22d。也就是说，橡胶层22的空隙部分22b具有以下结构：其中多个空隙部分22b中的相邻空隙部分22b通过孔通道部分22c(连通孔)彼此连接。橡胶层22的硅橡胶22a包含硅烷耦合剂或粘合剂。这将橡胶层22与金属芯部21整合。将在下面更详细地描述橡胶层22。

(离型层)

离型层23的主要组分是氟树脂。作为氟树脂，可以应用PFA、FEP、PTFE、这些的混合物或通过将这些聚合物分散在耐热树脂或橡胶中而获得的产品。作为根据本示例性实施例的压力辊20的离型层23，使用由PFA形成的树脂管。

用于模制由树脂管组成的离型层23的方法的示例包括用于模制橡胶层22并且然后用粘合剂将树脂管固定到橡胶层22的外圆周的方法，以及用于将树脂管放置在筒状外模内并且在模制橡胶层22的同时将树脂管粘结到橡胶层22的方法。在本示例性实施例中，使用以下方法。如图4所示，将树脂管75放置在筒状外模71内，并且将树脂管75固定在外模71的纵向方向上的两端处的开口部分中。然后，在模制橡胶层22的同时将树脂管75(其最终将变成离型层23)和橡胶层22整合在一起。图4示出了放置在筒状外模71内的树脂管75以往回折的方式固定在外模71的开口部分中的状态。下面将详细描述用于制造压力辊20的方法。

离型层23的厚度是100μm或更小。期望离型层23的厚度应为10μm以上且50μm以下。如果离型层23的厚度太大，则压力辊20的硬度可能较高，并且定影夹持部分N可能无法形成期望的宽度。根据本示例性实施例的压力辊20的离型层23的厚度是30μm。

(橡胶层的详细描述)

现在将详细描述橡胶层22的配置。橡胶层22具有如下微观结构，由此可以减小记录材料在定影单元6中的输送速度的变化。

(硅橡胶)

期望硅橡胶22a应由硅橡胶原材料形成，该硅橡胶原材料通过热进行固化并且具有橡胶弹性。然而，硅橡胶原材料的类型不特别受限。硅橡胶原材料的示例包括：

(1)加成反应固化型液态硅橡胶组份，其由含烯基的二有机聚硅氧烷、含键合硅原子的氢原子的有机氢聚硅氧烷和增强填料组成，并且用铂催化剂固化，从而变成硅橡胶，

(2)有机过氧化物固化型硅橡胶组份，其由含烯基的二有机聚硅氧烷和增强填料组成，并且用有机过氧化物固化，从而变成硅橡胶，以及

(3)缩合反应固化型液态硅橡胶组份，其由含羟基的二有机聚硅氧烷、含键合硅原子的氢原子的有机氢聚硅氧烷和增强填料组成，并且用缩合反应加速催化剂(诸如有机锡化合物、有机钛化合物或铂催化剂)固化，从而变成硅橡胶。

在这些之中，就加工模制性而言，加成反应固化型液态硅橡胶组份是理想的。例如，如果其主要组分是作为起始材料的二有机聚硅氧烷的液体材料在25℃下的粘度是0.1Pa·S或更大时，使用例如已知的金属模具铸造方法等处理方法可以容易地获得橡胶模制产品。作为这种液态硅橡胶，可以采用商业上可获得的液态硅橡胶。可以根据需要添加增稠剂或增强剂，以及如下面描述的将被共混的材料。

(空隙部分)

橡胶层22的大多数的空隙部分22b是经由孔通道部分22c与压力辊20的外部连通的所谓连通孔。在根据本示例性实施例的压力辊20中，橡胶层22的外圆周被离型层23覆盖，但橡胶层22沿压力辊20的轴向方向在两个端部部分暴露于外部。在具有连通孔结构的多孔橡胶层中，与没有连通孔结构(即，具有独立孔结构)的多孔橡胶层相比，存在于空隙部分中的空气更容易流出空隙部分。例如，如果压力辊20被加热，则在橡胶层22的空隙部分22b内热膨胀的空气经由孔通道部分22c排出到外部，从而防止压力辊20的直径改变。

用于形成具有这种连通孔结构的空隙部分22b的方法的示例包括在通过加热使橡胶组分交联的同时使用热可降解有机发泡剂的方法，以及使用通过使液态硅橡胶的未交联材料和水与增稠剂、乳化剂或类似物混合而获得的乳化产品的方法。在本示例性实施例中，使用作为分散在液态硅橡胶中的空心颗粒的树脂微球来形成橡胶层22的空隙部分22b。也就是说，空隙部分22b是因树脂微球而产生的空隙部分。添加与树脂微球具有高亲和力且与硅橡胶材料具有低亲和力的树脂微球絮凝剂，由此孔通道部分22c可以与热模制同时形成。

作为树脂微球，各种类型的树脂微球是可用的。在本示例性实施例中，鉴于在液态硅橡胶中的分散性、模制中的尺寸稳定性和处理的容易性，使用包括丙烯腈壳层且平均颗粒直径为10μm至200μm的预先膨胀的树脂微球(产品名称：F80-DE，由MASTUMOTO YUSHI-SEIYAKU有限公司制造)。

鉴于成型品的比重，可以适当地选择树脂微球与液态硅橡胶的共混量。相对于100重量份数的液态硅橡胶，树脂微球的共混量典型地是0.5至8重量份数。期望树脂微球的共混量应为1重量份数至5重量份数。如果树脂微球的共混量小于1重量份数，则成型品的比重可能较高并且成型品可能较硬。此外，根据絮凝剂的添加，孔通道部分22c的形成可能会不稳定。如果树脂微球的共混量大于5重量份数，则树脂微球的体积可能很大，并且对于与液态硅橡胶的共混可能需要进行特别的考虑。

作为絮凝剂，在本示例实施例中使用四甘醇。相对于100重量份数的液态硅橡胶，添加到液态硅橡胶的絮凝剂的量是大约3重量份数至15重量份数，但具体取决于树脂微球相对于液态硅橡胶的共混量。如果絮凝剂的添加量小于3重量份数，则可能会存在许多彼此不连通的隔离的空隙部分22b。如果絮凝剂的添加量大于15重量份数，则热模制性可能较低。

期望的是，相对于整个橡胶层22的体积，连通的空隙部分22b(连通孔)的体积比应为35体积百分比以上且65体积比以下。如果空隙部分22b的体积比小于35体积百分比，则橡胶层22可能太硬而无法形成定影夹持部分N。如果空隙部分22b的体积比是65体积百分比或更大，则橡胶的耐久性可能较低。橡胶层22的所有空隙部分22b不必都是连通孔，并且橡胶层22可以包括独立的孔。

(针状填料)

针状填料22d以几乎随机的状态分散在硅橡胶22a中。如下面将详细描述，通过将包括针状填料22d的液体材料注射到金属模具中并且使液体材料流动来模制橡胶层22。此时，具有高长宽比的针状填料22d通常根据流动定向。在将空心颗粒(空心填料)用作形成空隙部分22b的材料的情况下，可以防止针状填料22d在流动方向上定向。考虑这是因为空心颗粒充当所谓的干扰颗粒。因此，在模制橡胶层22时存在空心颗粒的情况下，与不存在空心颗粒的情况相比，在橡胶层22的厚度方向上因针状填料22d的纤维之间的接触而形成相对更多的连接路径。也就是说，橡胶层22的厚度方向上的热导率提高。

针状填料22d的示例包括沥青碳纤维(pitch carbon fibers)、聚丙烯腈(PAN)碳纤维、玻璃纤维和无机晶须。在具有高热导率的碳纤维被用作针状填料22d的情况下，上述连接路径充当热传导路径，并且与不存在空心颗粒的情况相比，橡胶层22的厚度方向上的热导率提高。然后，将橡胶层22层压在如上所述的由金属制成的金属芯部21上，并且因此可以经由热传导路径将积聚在压力辊20的非片材通过部分中的热有效地传递到金属芯部21。

针状填料(或纤维填料)是指具有在单个方向上较长的针状(或纤维)形状的填料。

在本示例性实施例中使用的填料的长宽比(长度/直径)RA为2.5≤RA≤215。

这个限定的原因是使用具有高长宽比的针状填料可以减少硅橡胶22a的热膨胀。然而，长宽比越高(长度越长)，在制造中越难以形成均匀的橡胶层。鉴于这些情况，期望填料的纤维长度应为25μm以上且1500μm以下，并且填料的纤维直径应为7μm以上且10μm以下。如上所述，期望填料的长宽比RA应为2.5≤RA≤215。更期望纤维长度应为约200μm以上且1100μm以下。

在本示例性实施例中，作为针状填料22d，使用呈现高热导率的沥青碳纤维(产品名称：GRANOC Milled Fiber XN-100-25M(由NIPPON GRAPHITE FIBER CORPORATION制造)，纤维直径为9μm，平均纤维长度为250μm，长宽比为28，密度为2.2g/cm³)。作为测量结果，压力辊20的热导率λ是大约0.8至2.0W/m·K。在该范围内，可以减少针状填料22d的共混量，而同时实现防止非片材通过部分中的温度上升的效果。因此，模制压力辊20并不困难。

通过使表面热导率计(产品名称：QTM-500，由KYOTO ELECTRONICS MANUFACTURINGCO.,LTD.制造)与压力辊20的表面接触来测量压力辊20的热导率λ。使表面热导率计的传感器探针(型号：PD-11，由KYOTO ELECTRONICS INDUSTRY CO.,LTD.制造)大致平行于压力辊20的轴向方向与压力辊20接触。在测量中，通过用由石英制成的直径与压力辊20的直径相同的圆柱主体校准传感器探针来使用传感器探针。

(制造压力辊的方法)

现在将描述制造压力辊20的方法。图4是用于制造压力辊20的铸造模制用模具的外部透视图。图5是沿着压力辊20的轴向方向的截面图。压力辊20可以由另外的制造方法制造。在下面描述的实验示例中，多个压力辊20被形成并用于评估。

(制备用于橡胶层的液体组份的步骤(第一步))

对针状填料和树脂微球进行称重并将其与未交联的加成反应固化型液态硅橡胶共混。使用诸如周转式多功能混合物搅拌器等已知混合物搅拌方法将针状填料、树脂微球和未交联的加成反应固化型液态硅橡胶混合在一起。接下来，添加四甘醇作为用于树脂微球的絮凝剂，并且继续混合一定时间，从而制备用于橡胶层的液体组份。

(模制橡胶层的步骤(第二步))

如图4所示，将氟树脂管75牢固地固定到筒状外模71的内部，所述筒状外模由金属制成并且在用于铸造模制的模具的纵向方向(压力辊20的轴向方向)上的长度为250mm、直径为28mm且内径为20mm。以上尺寸是对应于压力辊20中的金属芯部21的主体部分21a、橡胶层22和离型层23的部分的尺寸。

如图5所示，由在其内圆周表面上执行了底漆处理的氟树脂管75和在其表面上执行了底漆处理且具有15mm的直径的金属芯部74形成用于铸造模制的模具的型腔72。金属芯部74由外模71使用轴承76-1和76-2支撑。型腔72通过连通路径73-1和73-2与外模71的外部连通。然后从连通路径73-1(其为流动路径)注射在第一步中制备的用于橡胶层的液体组份，从而用液体组份填充型腔72的内部。然后通过密封方法(未示出)来密封填充有用于橡胶层的液体组份的型腔72。金属芯部74对应于压力辊20的金属芯部21。

(将硅橡胶组分交联的步骤(第三步))

将其中型腔72被密封的用于铸造模制的模具在130℃下加热60分钟，从而使橡胶层的硅橡胶组分固化。

(脱模步骤(第四步))

在通过水冷却或空气冷却适当地冷却用于铸造模制的模具之后，从用于铸造模制的模具取出压力辊20，在所述压力辊中，金属芯部21、橡胶层22和离型层23被整合在一起。

(二次交联步骤(第五步))

将从用于铸造模制的模具取出的压力辊20放置在热空气循环炉中并保持在230℃的温度下四小时，从而进行二次交联。

(评估方法)

现在将描述用于评估压力辊20的评估方法。

(评估记录材料在定影单元中的输送速度的变化的方法)

通过使用以下方法，确认了使用压力辊20减少记录材料的输送速度的变化的效果。

为了仅评估记录材料P在定影单元6中的输送速度，在以下状态下执行测试：从成像设备100移除定影单元6并将其设置在所谓空转设备中，所述空转设备可以被旋转驱动、调整温度并且使记录材料通过。

测试过程如下。

过程1：将定影单元6冷却至与外部空气温度相同的温度(在本示例性实施例中，整个定影单元6达到25℃的状态)。

过程2：开始旋转驱动压力辊20，使得压力辊20的周速达到270mm/秒，并且同时开始加热控制，其中加热器11的温度控制的目标温度是200℃。

过程3：在开始旋转驱动和加热控制之后的3秒，使作为记录材料P的CANON RedLabel 80g/cm²的单张A4大小的片材通过，并且测量该片材的纸速度(过程3中的纸速度是VP1)。尽管可以通过各种方法来测量纸速度，但在本示例性实施例中，使用激光多普勒测量装置来测量纸速度。

过程4：在如过程3所述使记录材料P通过之后，将压力辊20的周速为270mm/秒且温度被调整到200℃的状态维持120秒(空转120秒)。

过程5：类似于过程3，使CANON Red Label 80g/cm²的单张A4大小的片材通过，并且测量该片材的纸速度(过程5中的纸速度是VP2)。

通过执行以上测试，在成像设备100实际执行打印的情况下，可以测量在压力辊20的温度为最低温度的状态下以及在压力辊20的温度为最高温度的状态下记录材料P在定影单元6中的输送速度。以上过程的内容是基于在成像设备100执行打印时定影单元6的状态来确定的。

在成像设备100执行打印的情况下，压力辊20的温度在打印第一张片材时是最低的，因为是在定影单元6完全冷却的状态下开始打印。因此，记录材料P在此时的速度是最低的。在根据本示例性实施例的成像设备100中，在开始打印时第一张记录材料P到达定影单元6时的时刻是在同时开始定影单元6的旋转驱动和加热器11的加热操作之后的3秒。将过程3的条件调整至在对第一张片材进行定影时成像设备100的实际条件。在片材通过时压力辊20的表面温度是130℃。

相反，在成像设备100执行打印的情况下，压力辊20的温度在间歇地重复一张接一张打印片材时最高。在根据本示例性实施例的成像设备100中，压力辊20的温度继续上升，直到完成一张接一张地间歇打印100张片材为止。例如，在打印CANON Red Label 80g/cm²的片材的情况下，压力辊20的表面温度在打印第一百张片材和后续片材时在180℃饱和。因此，记录材料P的速度在此时是最高的。

将过程5的条件调整至在对第一百张片材和后续片材进行定影时成像设备100的实际条件。压力辊20的表面温度在片材通过时是180℃。

这样执行过程1至5，并且测量过程3中的纸速度VP1和过程5中的纸速度VP2，并且由此测量记录材料在成像设备100中的定影单元6中的输送速度的最大变化率VP2/VP1(＝RV)。

(评估图像的方法)

现在将描述评估由记录材料在定影单元6中的输送速度的变化引起的图像缺陷的方法。

在成像设备100中，如图1所示，输送部分F、转印部分T和定影夹持部分N的旋转驱动全部都由电动机(共用电动机)M1执行，并且记录材料P在每个部分中的输送速度被配置为大约270mm/秒。然而，如果压力辊20的温度变高，则记录材料P在定影夹持部分N中的输送速度大于270mm/秒。在压力辊20的温度较高的情况下，并且如果单个记录材料P同时被输送部分F、转印部分T和定影夹持部分N夹持，则在记录材料P在记录材料P在定影夹持部分N和输送部分F与转印部分T之间一起被牵拉的情况下被输送。

如果记录材料P的输送继续进行，则记录材料P的后端离开输送部分F。然而，此刻，如上所述的一起牵拉记录材料P的力之间的平衡丧失。因此，在转印部分T中，记录材料P相对于感光鼓1的周速的相对速度暂时较大地波动。相对速度的这种暂时波动导致正被从感光鼓1转印到记录材料P上的调色剂图像扰动(模糊)(以下称为“失真图像”)。

图6示出了失真图像的示例。在图6中，水平线图像PTN1(一个点的线宽度和两个点的间距)被打印在记录材料P的整个表面上。失真部分是在正被转印的调色剂图像中发生扰动的部分。失真部分看起来比正常部分更暗。

图7A和图7B示出了图6所示的正常部分和失真部分的放大图。图7A是正常部分的放大图，并且图7B是失真部分的放大图。图7A和图7B两者示出了由水平线形成的图像，该水平线在输送方向上具有一个点的宽度(线在正交于输送方向的方向上较长)和两个点的间距。可以确认，在图7B的失真部分中，线宽度比在正常部分中的线宽度大，并且线浓密地扩展。

在这种情况下，成像设备100一张接一张地在100张片材上间歇地打印图6中的图像PTN1，并且评估第一百张片材上的失真图像的发生状态。如果根本没有失真部分，则发生状态被评估为“○”。如果存在失真部分但失真微小(近看可以辨别失真部分)，则发生状态被评估为“Δ”。如果失真比微小失真更糟(一眼就可理解明显有失真部分)，则发生状态被评估为“×”。

在根据本示例性实施例的成像设备100中，如果记录材料的前述输送速度的最大变化率RV超过1.0％，则开始出现对应于等级“Δ”的失真图像。

(压力辊的配置)

现在将通过将示例与比较示例进行比较来描述压力辊20的示例。图8示出了在示例1至8以及比较示例1和2中使用的压力辊的配置。项目包括压力辊20的直径；橡胶层22的厚度；填料的类型、大小(直径×长度)、长宽比RA和添加量；以及树脂微球的大小、添加量和连通率。

树脂微球的连通率指示连通空隙的体积与根据树脂微球的大小和树脂微球的添加量计算的空隙体积之比。如果树脂微球的添加量相同，则连通率的值越大，橡胶层22越不可能热膨胀。

在这些比较中，为便于描述，连通率在所有配置中都固定到75％。填料的类型在所有配置中都是沥青碳纤维(以下称为“CF”)。作为填料，可以使用具有高热导率的针状填料，诸如玻璃纤维，来代替CF。

图9示出了在图8所示的配置中的橡胶层22的线性膨胀系数和比重、压力辊20的热导率λ、记录材料P的输送速度的变化率RV以及失真图像的发生的确认结果。将参考图8和图9来描述配置的内容和评估结果。

在示例1中，压力辊20的直径是25mm，并且橡胶层22的厚度是2.5mm。在液态硅橡胶中通过包含作为填料的碳纤维(CF)和用于形成空隙部分的树脂微球来形成橡胶层22。示例1中的碳纤维(CF)的大小是9μm的纤维直径、250μm的平均长度以及27.8的长宽比RA。这些碳纤维(CF)被添加成使得碳纤维(CF)是橡胶层22的3.5体积百分比。

大小(直径)为100μm的树脂微球被添加成使得树脂微球是橡胶层22的50体积百分比。类似于以上方法，使用四甘醇作为絮凝剂来使空隙部分彼此连通，并且由此获得75％的连通率。通过以上配置，获得以下效果。

所使用的碳纤维(CF)的长宽比RA是27.8，并且因此碳纤维(CF)具有高长宽比。因此，获得减少硅橡胶因为执行打印时加热而热膨胀的效果。考虑这是因为碳纤维(CF)的线性膨胀系数仅为硅树脂的约1/100，并且因此，具有高长宽比的碳纤维(CF)减少碳纤维(CF)附近的硅树脂的膨胀。

此外，由于连通空隙是由树脂微球形成的，因此橡胶层22不太可能热膨胀。

也就是说，在示例1中的配置中，具有高长宽比的碳纤维(CF)减少除空隙部分外的结构的实际膨胀，并且除此之外还提供连通空隙，由此进一步减少整个橡胶层22的热膨胀。根据本作者的考虑，应理解，在填料的纤维长度是大约25μm或更大的情况下，可以获得上述效果。

由于填料的纤维直径是约7至10μm，因此期望长宽比RA应为2.5或更大。应理解，为了稳定地制造如上所述的具有均匀结构的橡胶层22，期望长宽比RA应为215或更小。因此，在示例1至8中，填料的长宽比RA的值是2.5≤RA≤215。

相反，连通空隙的量可以由橡胶层22的比重表示。为了获得减少热膨胀的以上效果，期望橡胶层22的比重应为0.70或更小。如图9所示，在示例1至8中，橡胶层22的比重是0.70或更小。

在示例1至8中，在填料的长宽比RA和橡胶层22的比重在以上范围内的情况下，还应理解，橡胶层22的线性膨胀系数是400(×10^-6/K)或更小。

如图9所示，在示例1中，通过以上配置，记录材料的输送速度的最大变化率RV减小至0.70％，这小于1.0％。因此，可以防止失真图像的发生。

压力辊20的热导率λ是1.2W/m·K，这在上述0.8[W/m·K]≤λ≤2.0[W/m·K]的范围内。因此，不会发生非片材通过部分中的超过耐热温度的温度上升和首次打印输出时间(FPOT)延迟。

现在将按顺序描述示例2至8的特征和评估结果。

示例2具有碳纤维(CF)的平均长度变为1000μm的配置，由此长宽比RA为111.1。图8中的其他项类似于示例1中的那些项。

填料的添加量与示例1中相同，但如图9所示，压力辊20的热导率λ是1.8W/m·K，这高于示例1中的热导率。橡胶层22的线性膨胀系数是300(×10^-6/K)，这低于示例1中的线性膨胀系数。这两个结果是因为通过使碳纤维(CF)的纤维长度比在示例1中的纤维长度长而获得的以下效果。

热传导被碳纤维(CF)之间的硅橡胶抑制的机会降低，并且因此，热导率λ可以提高。单个碳纤维(CF)的长度越长(长宽比RA越高)，减少热膨胀的效果就可以越强。

因此，在示例2中，非片材通过部分中的相对于耐热温度的温度上升余量可以大于示例1中的温度上升余量(也不发生FPOT的延迟)。此外，输送速度的变化率RV是0.57％，这与示例1相比是降低的。因此，相对于失真图像的余量也可以大于示例1中的余量。

示例3是大小(直径)为200μm的树脂微球被添加成使得树脂微球是橡胶层22的60体积百分比的配方。树脂微球的直径大于示例1中的树脂微球的直径，并且树脂微球的添加量也增加。

由于橡胶层22的空隙部分增加，因此压力辊20的热导率λ是1.1W/m·K，这低于示例1中的热导率，如图9所示。然而，热导率λ在0.8[W/m·K]≤λ≤2.0[W/m·K]的范围内。因此，不会发生非片材通过部分中的超过耐热温度的温度上升和FPOT延迟。

由于空隙部分增加，因此橡胶层22的比重降至0.43，这低于示例1中的橡胶层22的比重，并且橡胶层22的线性膨胀系数是300(×10^-6/K)，这低于示例1中的橡胶层22的线性膨胀系数。因此，输送速度的变化率RV也减至0.55％，这较低。输送速度的这个变化率RV是低于示例2中的速度的变化率的值，其中橡胶层22的线性膨胀系数相同，即，300(×10^-6/K)。这是因为在示例3中，在提供比示例2中更多的空隙部分并且橡胶层22具有比示例2中低的比重的情况下，可以进一步减少因定影夹持部分N中的加热而引起的直径变化。

记录材料P在定影夹持部分N中的输送速度是基于定影夹持部分N中的压力辊20的直径来确定的，并且因此，与示例2相比，示例3中的输送速度的变化率RV减小。因此，相对于失真图像的余量甚至可以大于示例2中的余量。

在示例4中，压力辊20的直径比示例1中大5mm，而橡胶层22的配方和厚度保持与示例1中的配方和厚度相同。由于直径更大，因此输送速度的变化率RV可以减小至0.60％，这比示例1中的低0.1％，尽管橡胶层22的线性膨胀系数与示例1中的相同。如上所述，在不改变橡胶层22的情况下，相对于失真图像的余量也可以大于示例1中的余量。

在示例5中，橡胶层22的厚度是1.5mm，这比示例1中的小1mm。其他项与示例1中的项相同。由于橡胶层22变薄，因此输送速度的变化率RV可以减小至0.46％，这比示例1中的低0.24％，尽管橡胶层22的线性膨胀系数与示例1中的相同。如上所述，在不改变橡胶层22的情况下，相对于失真图像的余量也可以大于示例1中的余量。

示例6具有碳纤维(CF)的平均长度变为1500μm并且线直径变为7μm的配置，由此长宽比RA为214.3。此外，与在示例1中相比，填料的添加量减少，由此填料被添加成使得填料是橡胶层22的2.8体积百分比。图8中的其他项类似于示例1中的项。

尽管填料的添加量与示例1中相比减少，但由于填料的长宽比RA升高，压力辊20的热导率λ是1.2W/m·K，这与如图9所示的示例1中的相同。橡胶层22的线性膨胀系数是240(×10^-6/K)，这低于示例1中的橡胶层的线性膨胀系数。由此，输送速度的变化率RV是0.53％，这与示例1相比是降低的。因此，相对于失真图像的余量也可以大于示例1中的余量。

示例7具有碳纤维(CF)的平均长度变为25μm并且线直径变为10μm的配置，由此长宽比RA为2.5。与在示例1中相比，填料的添加量增加，由此填料被添加成使得填料是橡胶层22的4.2体积百分比。树脂微球也被增加和添加成使得树脂微球是橡胶层22的54体积百分比。图8中的其他项类似于示例1中的项。

在示例7中，使用具有相对低长宽比的填料，压力辊20的热导率λ是1.2W/m·K，这与示例1中的相同。示例7是树脂微球增加以减少因填料的量增加而引起的比重增加和橡胶层22的线性膨胀系数增加的配方。

比重达到0.51，这低于示例1中的比重，并且橡胶层22的线性膨胀系数达到370(×10^-6/K)，这几乎等于示例1中的橡胶层的线性膨胀系数。由此，输送速度的变化率RV变为0.70％，这与示例1中的相同。因此，也确保相对于失真图像的余量等于示例1中的余量。

示例8是以下配方，其中使用与示例7中的那些相同的碳纤维(CF)并且增加碳纤维(CF)的添加量，使得碳纤维(CF)是橡胶层22的5.7体积百分比，并且同时显著减小树脂微球的添加量，并且树脂微球被添加成使得树脂微球是橡胶层22的38体积百分比。该配方旨在以此方式实现显著高的热传导。橡胶层22的线性膨胀系数是396(×10^-6/K)，这与示例7中的橡胶层的线性膨胀系数相比是增加的。比重是0.69，这也高于示例7中的比重。

然而，橡胶层22的厚度同时是1.5mm，这比示例7中的小1mm，并且由此输送速度的变化率RV是0.65％，这低于示例7中的输送速度的变化率。因此，相对于失真图像的余量与示例7中的余量相比增加。

(比较示例1)

比较示例1具有使用平均长度为18μm、线直径为9μm且长宽比RA为2.0的碳纤维(CF)的配置。图8中的其他项类似于示例1中的项。

使用具有低长宽比的填料，并且不增加添加量。因此，橡胶层22的线性膨胀系数是405(×10^-6/K)，这超过示例1中的橡胶层的线性膨胀系数，并且输送速度的变化率RV是1.00％，这超过示例1。因此，出现微小失真的图像。此外，压力辊的热导率λ是0.7W/m·K，这低于示例1中的压力辊的热导率。因此，可能发生非片材通过部分中的超过耐热温度的温度上升。

(比较示例2)

比较示例2是以下配方，其中使用与示例1相同的填料，并且填料的添加量与示例1相比显著增加，并且同时树脂微球的添加量与示例1相比显著减少，并且树脂微球被添加成使得树脂微球是橡胶层22的32体积百分比。该配方旨在以此方式实现显著高的热传导。

如图9所示，压力辊20的热导率λ是1.4W/m·K，这高于示例1中的压力辊的热导率，并且非片材通过部分中的相对于耐热温度的温度上升的余量增加。

然而，在该配方中，树脂微球减少，由此因定影夹持部分N中的加热引起的直径变化可能较大。同时，硅橡胶的量增加，由此橡胶层22的热膨胀系数是430(×10^-6/K)，这大大超过示例1中的橡胶层的热膨胀系数。因此，输送速度的变化率RV是1.30％，这大大超过示例1中的输送速度的变化率。因此，出现低质量的失真图像。

如上所述，橡胶层22包括多个空隙部分22b、连接空隙部分22b的孔通道部分22c、以及填料22d。然后，填料22d的长宽比RA是2.5≤RA≤215，并且橡胶层22的线性膨胀系数是400×10^-6/K或更小。由此，可以提供减少热膨胀而同时实现既维持快速启动特性又减少非片材通过部分中的温度上升的压力辊。

虽然已经基于具体示例性实施例在上文描述了本公开，但本公开不限于以上示例性实施例。

在示例1至8中的压力辊20中，橡胶层22是单层。替代地，另外的橡胶层(第二橡胶层)可以围绕橡胶层22(第一橡胶层)设置。作为第二橡胶层，例如，可以使用通过从示例1中的橡胶层22移除碳纤维(CF)获得的热绝缘微球层，使得源于树脂微球的空隙不彼此连通，或者可以使用现有的实心橡胶层。

利用这种双层结构，可以调整定影单元6中的温度上升的速度与非片材通过部分中的温度上升之间的平衡。期望第二橡胶层的厚度应为150μm以上且小于500μm。更期望厚度应为200μm以上且小于400μm。如果厚度小于150μm，则热甚至在短时间尺度上传递。因此，难以发挥充分的快速启动特性。如果第二橡胶层的厚度是500μm或更大，则要花太多时间来将热传递到橡胶层内层22，由此热被积聚。因此，难以充分地减少非片材通过部分中的温度上升。

关于输送速度的变化率RV，如果第二橡胶层的厚度被设定为高达橡胶层22的厚度的约20％，则在图8中描述的参数的调整可以实现防止出现失真图像的输送速度的变化率RV。

尽管已经使用其中板状加热器11设置在定影膜13的内部空间中的定影单元6描述了以上示例性实施例，但根据本公开的辊可以在向定影膜施加电流并且加热其自身的定影单元中使用。

尽管已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以便涵盖所有这种修改和等效结构和功能。

Claims (10)

1.一种在定影装置中使用的辊，所述辊包括：

橡胶层，所述橡胶层包括多个空隙部分、连接所述空隙部分的孔通道部分、以及填料，

其中所述填料的长宽比RA是2.5≤RA≤215，并且所述橡胶层的线性膨胀系数小于或等于400×10^-6/K。

2.根据权利要求1所述的辊，其中所述填料是碳纤维或玻璃纤维。

3.根据权利要求1所述的辊，其中所述填料的平均纤维长度大于或等于25μm且小于或等于1500μm。

4.根据权利要求1所述的辊，其中所述橡胶层的所述空隙部分是来源于树脂微球的空隙部分。

5.根据权利要求1所述的辊，其中所述橡胶层的比重小于或等于0.70。

6.一种定影装置，其将形成在记录材料上的图像定影到所述记录材料，所述定影装置包括：

加热单元；以及

压力辊，所述压力辊与所述加热单元形成定影夹持部分，

其中所述压力辊是根据权利要求1所述的辊。

7.根据权利要求6所述的定影装置，

其中所述加热单元包括与所述压力辊的表面接触的筒状膜，并且

其中所述定影夹持部分在所述膜与所述压力辊之间形成。

8.根据权利要求7所述的定影装置，其中所述加热单元包括放置在所述膜的内部空间中的加热器，并且所述定影夹持部分由所述加热器和所述压力辊在所述膜的介入下形成。

9.根据权利要求8所述的定影装置，其中所述加热器是板状加热器。

10.一种成像设备，其在记录材料上形成图像，所述成像设备包括：

图像承载构件；

转印单元，所述转印单元被配置为将形成在所述图像承载构件上的图像转印到记录材料；以及

定影单元，所述定影单元被配置为将形成在所述记录材料上的图像定影到记录材料，

其中所述定影单元是根据权利要求6所述的定影装置。

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