CN1363861A - 定影带及图像加热和定影装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种高度耐用的定影带和具有高耐用性和高可靠性的图像定影装置,以使用需要少量热容量的加热件来实现低能加热。根据本发明的定影带包括至少一释放层和一由电铸镍制成的金属层,其中该电铸镍具有3或更大的晶体取向率I(200)/I(111),其中表面(200)是优先生长的,且微维氏硬度为280－450。

Description

定影带及图像加热和定影装置
发明背景
发明领域
本发明涉及一种用于成像装置如电子照相装置或静电记录装置的定影带和一种用于加热和定影已形成的并被传送至记录介质的未定影图像的图像加热和定影装置。
相关技术描述
对于成像装置，定影装置通常使用热辊方法，其中成像部件加热和定影图像信息的未定影图像(色调剂图像)，该未定影图像通过转移或直接的方法被成像和传送至记录介质(转印纸、传真纸、静电记录、OHP纸、打印纸、格式纸等)，所述成像部件如电子照相、静电记录、电磁记录等。这通常使用热源如在辊中的卤素加热器。
另一方面，作为加热方法，建议和广泛使用的方法是通过陶瓷加热器作为热源来加热需要少量热容量的树脂带或金属带。那就是说，该加热方法通过在作为压件的压辊和作为加热件的陶瓷加热器之间插入耐热带(定影带)形成辊隙部分，在定影带和压辊间辊隙处引入记录介质，将要定影的未定影色调剂图像传送至该记录介质，并且该记录介质与带一起传送以使辊隙把来自陶瓷加热器的热通过带赋予记录介质，且然后通过辊隙的热和压力将未定影的色调剂图像定影至记录介质表面。
使用带加热方法的定影装置通过使用具有低热容量的元件作为带可组成请求式(on-demand type)装置。那就是说，如果只当成像装置形成图像时向作为热源的陶瓷加热器提供能量以产生热至预定的定影温度，那么该装置具有以下优点：从起动至可执行成像需要的等待时间短(快速起动能力)，和在待机状态下的能源消耗大幅度减少(经济的能源消耗)。
该带加热方法使用耐热树脂作为带，优选具有良好的强度和耐热性的聚酰亚胺树脂。但是，在高速和高耐用的机器中，该树脂膜的强度不够。据此，已建议使用具有由良好强度的金属如SUS、镍、铝、铜等制成的基材(基底层)的带。
另外，日本专利申请特开平JP 7-114276公开了一种感应加热方法，该方法使用金属带以使其通过由电磁感应引起的涡电流而可自热。那就是说，一种加热装置在带本身或与带接近的传导件上通过磁通量产生涡电流，并通过焦耳热产生热，这种电磁感应加热方法可使加热区更接近被加热件，因此提高了能耗效率。
为了驱动带加热型定影装置的定影带，可使用使膜通过压辊的旋转而被驱动旋转的制膜方法(压辊驱动法)，所述膜被压在压辊和膜导向装置间，所述膜导向装置是导向带的内表面的，和相反，可使用一种方法，其使压辊通过驱动无接缝带而被驱动旋转，所述无接缝带被驱动辊和张力辊悬下。
作为使用金属带的定影带的例子，日本专利申请特开平JP 7-13448公开了一种表面粗糙度低于0.5μm和厚度为约40μm的镍定影带，及日本专利申请特开平JP 6-222695公开了一种厚度为10-35μm的镍定影带，该定影带在其外周上有释放涂层和在其内周上有树脂层。
通过镍电铸方法可容易地制备镍无接缝带。通常地，镍电铸方法被用于提高耐腐蚀性和装饰品的光泽，由此得到的电铸镍通常含有大量的硫。在将镍电铸用于定影带的情况下，由于因硫的作用造成的高温下易碎而在耐用性方面可能产生问题。
另一方面，日本专利申请特开平JP 10-48976公开了一种具有镍金属层的定影带，该镍金属层含有不大于0.04wt％的硫和不少于0.2％的锰。及在日本专利JP 2706432中建议了一种具有微维氏硬度为450-650的无接缝电铸片的定影带，该定影带由含有0.05-0.6wt％锰的镍锰合金制成。
但是，在带加热方法中，尤其是使用金属带，耐热和耐用性仍是受关注的，因为带本身通过旋转被传送，在辊隙处和其入口处被反复弯曲，这易于引起机械疲劳。
本发明概述
本发明的目的是提供一种高耐用的定影带和具有高耐用性和高可靠性的图像加热装置，以使用需要少量热容量的加热件来实现用低能加热。
本发明的定影带包括至少一释放层和由电铸镍制成的金属层，其中电铸镍具有3或更大的晶体取向率I(200)/I(111)，其中表面(200)是优先生长的，及微维氏硬度为280-450。
本发明的定影带用具有良好强度的镍电铸金属层作为基底层，其中，该电铸镍的晶体取向率I(200)/I(111)不小于3并且微维氏硬度为280-450，由此该定影带尤其在高温下可表现出高的耐用性。以及，通过使用该定影带，可以提供具有高耐用性和高可靠性的图像加热装置。
附图的简更说明
图1表示本发明的定影带的层结构的一个实施例。
图2表示本发明的定影带的层结构的另一实施例。
图3表示加热层深度和电磁波强度间的关系。
图4示意地表示使用第一实施方案的图像加热装置。
图5表示使用第一实施方案的图像加热装置的磁场发生装置。
图6表示使用第一实施方案的图像加热装置的磁场发生装置和热值Q之间的关系。
图7示意地表示使用第二实施方案的图像加热装置。
图8为使用其它实施方案的图像加热装置的示意图。
优先实施方案的描述
本发明的定影带包括至少一释放层和一镍电铸金属层，其中该电铸镍具有晶体优先生长的表面(200)，晶体取向率I(200)/I(111)不小于3，微维氏硬度为280-450，更优选330-420。该晶体取向率I(200)/I(111)更优选为8或更大。此时，电铸镍是指通过电铸方法形成的镍及其合金。
表面(200)是优先生长的意思是指晶体优先向平行于基体表面的方向(200)生长。晶体取向率I(200)/I(111)被定义为晶体表面(200)和(111)的X-射线衍射强度比I(200)/I(111)。及表面(200)的d值是1.7619，而表面(111)的d值是2.0345。
通常，一般的电铸镍具有表面(111)优先生长的结构。由于这样，表面可获得光泽和硬度，因此被用于装饰或滑动装置。所以，常规的定影带也使用表面(111)优先生长的电铸镍。相反，本发明使用其中晶体是在表面(200)优先生长的电铸镍，其可提高定影带的耐用性。如果晶体在表面(200)优先生长，在柔韧性上更具优势，而因此适合于需要弯曲的定影带。
另外，如果晶体取向率I(200)/I(111)低，虽然其原因不清楚，由于由电解槽中的增亮剂造成的硫或有机材料随镍晶体的生长而变成类低共熔体，在高温下耐用性差，及由于电铸镍的组织易于成为微小的晶体而使晶体具有高硬度，可能在带的柔韧性上引起问题。在本发明中，通过将晶体取向率I(200)/I(111)设定为不小于3可得到足够的耐用性。
另外，该电铸镍作为定影带具有足够的耐用性。
以及，对于半光或暗光电铸镍，如在最新的现代表面技术全书(SurfaceTechnology Comprehensive Bibliography)338页(由工业技术服务中心有限公司出版)中描述了半光或暗光电铸镍的X射线衍射图，其清楚地提到表面(200)优先生长，但其只特定用于如镀金的下部底色，没有用于定影带的实施例。
(1)定影带10
现在描述本发明的定影带。
图1表示此实施例的定影带10的层结构。本实施例的定影带10具有一复合结构，其包括用作为基底层并由电铸镍无接缝带制成的金属层1，层压在该金属层外表面的弹性层2，层压在该弹性层外表面的释放层3，和层压在该金属层1内侧的滑动层4。在该定影带10中，滑动层4在内侧(朝向带导向装置)，而释放层3在外测(朝向压辊)。在金属层1和弹性层2之间，弹性层2和释放层3之间，或在金属层1和滑动层4之间，为粘着可设置底漆层(未示出)。该底漆层可以是公知的硅树脂类、环氧类、聚酰胺酰亚胺类，并且其厚度通常为1-10μm。
图2表示本实施例的定影带10’的层结构的一个实例。其为不使用弹性层的例子。该实施例的定影带10’具有一复合结构，其包括用作为基底层和由电铸镍无接缝带制成的金属层1’，层压在该金属层外表面的释放层3’，和层压在该金属层1’内侧内的滑动层4’。在该定影带10’中，滑动层4’在内侧(朝向带导向装置)，而释放层3’在外侧(朝向压辊)。在金属层1’和释放层3’之间，或在金属层1’和滑动层4’之间，为粘着可设置底漆层(未示出)。该底漆层可与图1的定影带10的底漆层相同。尤其在加热和定影单色图象时，其需要少量的色调剂施于记录介质上，并且在色调剂层上具有较小的不匀度，可采用这种未使用弹性层的带。
如果将该定影带用于电磁感应方法，由电铸无接缝带制成的金属层1或1’起到如同加热层的作用，表现出电磁感应加热的特性。虽然将在下面详细描述，作用在该金属层1或1’上的交变磁通量在该金属层1或1’处产生涡电流，因此该金属层1或1’可产生热。经过弹性层2/释放层3或经过释放层3’将该热提供给定影带10或10’，并加热插在辊隙N内的记录介质以加热和定影色调剂图像。
另外，该定影带10或10’可采用使用陶瓷加热器的带加热方法。虽然将在下面详细描述，但陶瓷加热器的热经过定影带10或10’提供给记录介质，及色调剂图像被加热和定影在该记录介质上。
a.金属层1
该金属层1由镍制成，该镍通过电铸方法在将柱形基质如SUS在电铸槽中消化后形成在基质表面上。该电铸镍具有3或更大的晶体取向率I(200)/I(111)，其中表面(200)是优选生长的，及其微维氏硬度为280-450。该晶体取向率I(200)/I(111)优选不小于8，并更优选不小于25。
如果该电铸镍的硬度小于280，由于该镍不坚硬而不易操作，并且其在制作过程中不稳定，例如，当从基质中取出镍时由于负载而产生较多的褶皱。如果该电铸镍的硬度大于450，该带的柔韧性降低以致使其不适合作为定影带。
在该电铸镍中沉积的硫含量优选不大于0.03wt％，尤其优选不大于0.02wt％。该电铸镍的硫组分减少了电沉积应力，因此其为提高成型精度的必要组分，而其在高温下破坏柔韧性或弹性。这密切关系到由金属疲劳引起的断裂。如果存在太多的硫，该硫在镍晶间周围形成薄的脆性膜，及该电铸镍的晶间可能是不连续的，这易于引起脆化断裂。如果硫过分不足，其可使从基质中的脱出变差，因此硫含量的低限为0.0001wt％，优选约0.001wt％。
晶体取向率I(200)/I(111)密切关系到沉积的硫和碳的含量及它们的比率。那就是说，如果该碳元素的含量不小于该硫的两倍，那么其使表面(200)优先生长而具有晶体取向率I(200)/I(111)不小于3。如果该碳元素的含量超过0.08wt％，内应力增加，以使可能产生从基质的漂浮，并因此不能得到稳定的晶体生长。
另外，在该电铸镍中的锰含量优选不小于硫含量的0.2倍重量，更优选不小于3倍重量，及最优选不大于10倍重量。加入合适量的锰能抑制电铸镍由于硫而引起的高温下变脆。认为这是因为在晶体的晶间形成硫锰化合物而使硫脆性膜的产生得到抑制。如果锰含量太低，不能获得抑制硫的变脆作用的效果。另外，如果锰含量太高，锰可被隔离入镍晶间，这可造成不合理的材料的韧性变差。
如果硫和锰的含量在该范围内，易于得到一种晶形，其中电铸镍的晶体在表面(200)优先生长，及晶体取向率I(200)/I(111)不小于3。另外，如果减少硫的含量，该晶体倾向在表面(200)优先生长。
在该电铸镍中的钴含量优选不小于硫含量的0.1倍重量或不大于5倍重量，尤其不小于0.2倍重量或不大于1.5倍重量。在电铸镍中的钴抑制由硫引起的变脆并成为晶核。如果钴含量太高，其可引起不利，如因微小的晶体带来的硬度的增加或韧性的变差。
还优选该电铸镍含有钨。其含量优选不大于0.5wt％。
例如，该电铸镍是用基质作为阴极通过电铸方法制成的，所述基质如不锈钢。在该情况下，可将公知的镍电解槽如氨基磺酸类用作为电解槽，及可加入添加剂如PH调节剂、凹坑防止剂，增亮剂等。例如，能够是由300-450g/l的氨基磺酸镍、0-30g/l的氯化镍和30-45g/l的硼酸组成的镍电解液。以及，通过控制电解槽的温度和阴极电流密度等，能够得到由所需的镍或镍合金制成的电铸镍。虽然其取决于所用的电解槽，但优选通常在约45-60℃的电解温度、约1-10A/dm2的阴极电流密度下实施该电铸方法。由该电铸方法制成的镍可通过添加所谓应力降低剂/第一增亮剂和第二增亮剂的添加剂减少电沉积应力以提高成型精度，所述第一增亮剂含有糖精、苯磺酸钠和萘磺酸钠等，所述第二增亮剂含有2-丁炔-1，4-二醇，香豆素和二乙基三胺等。此时，通过调整所加的添加剂的量，该电铸铸中的硫的量能够在这样的范围内，通常，优选加入约3-20ml/l。
根据工艺条件如在该槽中增亮剂(糖精、丁炔二醇)的浓度和电流密度和槽温度等可调节沉积硫和碳的含量。
为了将锰加入至电铸镍中，有这样一种方法：将锰细颗粒、氨基磺酸锰等加入至镍电解液中，充分搅拌然后将其电度。虽然加入锰化合物的量取决于所需的组成，但通常在上述溶液状态下约10-40ml/l。
为将钴加入至电铸镍中，有这样一种方法：将硫酸钴、氯化钴、氨基磺酸钴等加入，通过充分搅拌将其电镀。虽然所加入的钴化合物的量取决于所需的组成，但通常在上述溶液状态下约5-30ml/l。
该金属层1的厚度大于下式表示的集肤深度(skin depth)，优选不小于1μm和不大于200μm，尤其不大于100μm。集肤深度σ[m]如下通过激励电路的频率f[Hz]、磁导率μ和电阻系数ρ[Ωm]表示，
σ＝503×(ρ/fμ)1/2
这显示用于电感应中的电磁波的可吸收深度，及较深处的电磁波强度不大于1/e，及相反，大多数能量被吸收入该深度(图3)。如果该金属层1太薄，大多数电磁能不能被完全吸收，因此降低了效率。另外，如果该金属层1太厚，硬度增加并且柔韧性变差而使其不能用作为旋转件。而且，在使用陶瓷加热器的带加热方法中，为了通过减少热容量来提高快速起动的特性，优选该膜厚度不大于100μm，尤其不大于50μm或不小于20μm。
用于本发明的电铸镍通常为一种晶体，但其可以是部分无定形的。及从硬度和柔韧性的角度看，该晶体优选不是微小晶体。
用于本发明的维氏硬度HV为280-450的电铸镍具有作为定影带的足够的耐热性，因此优选当其被加热至450℃时，其维氏硬度减少不大于20％。
另外，因为该电铸镍具有作为定影带的足够的耐热性，再结晶温度优选不小于450℃。
以及，该电铸镍在室温下的拉伸强度优选700-1500MPa，并且其延伸率优选2-8％。因为具有作为定影带的足够的耐热性，当加热至450℃时，其特性变差不大于20％。
b.弹性层2
可不提供弹性层2。通过提供弹性层，通过覆盖辊隙上的加热图像可以可靠地传送热并同时通过向电铸镍带补充复原力来松弛由于旋转和弯曲产生的疲劳。及通过赋予该弹性层，通过增加定影带的释放层表面至未定影色调剂图像表面上的随动性还可能更有效地传送热。具有该弹性层2的定影带适合于彩色图像加热和定影过程，该过程需要大量的要被涂敷的未定影色调剂。
作为该弹性层2的材料，虽然不受限制，但优选选用具有良好的耐热性和导热性的。作为该弹性层2，适合选用的是硅橡胶、氟橡胶或氟硅橡胶等，并特别优选硅橡胶。
作为用于该弹性层的硅橡胶，如聚二甲基硅氧烷、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，和这样的聚硅氧烷的共聚物。
需要时，该弹性层可含有增强填充剂如干法二氧化硅或湿法二氧化硅、碳酸钙、石英粉、硅酸锆、粘土(硅酸铝)、滑石(含水硅酸镁)、矾土(氧化铝)和铁丹(氧化铁)等。
由于要得到令人满意的定影图像质量，该弹性层2的厚度不小于10μm，优选不小于50μm，及不大于1000μm，优选不大于500μm。当打印彩色图像时，尤其是摄影图像时，在记录介质P上广域形成实心像。在这种情况下，如果加热表面(释放层3)不能继续记录介质的不匀度或色调剂层的不匀度，会产生加热不匀，因此在热转移较多或较少处产生亮度不匀。热转移较多处具有增强的亮度，而热转移较少处具有降低的亮度。如果该弹性层2太薄，由于其不能继续记录介质或色调剂层的不匀度，会产生图像亮度不匀。另外，如果该弹性层2太厚，该弹性层的耐热性增加，而使其难以实现快速起动。
由于必须充分抑制图像亮度不匀的产生以得到良好的定影图像质量，该弹性层2的硬度(JIS-A)不大于60°，优选不大于45°。
该弹性层2的导热率λ不小于2.5×10-3[W/cm·℃]，优选不小于3.3×10- 3[W/cm·℃]，和不大于8.4×10-3[W/cm·℃]，优选不大于6.3×10-3[W/cm·℃]。如果导热率λ太小，热阻增加，因此定影膜片的外表面(释放层3)的温度增加倾向于被延迟。如果导热率λ太高，其倾向于增加硬度或使压缩永久性变形恶化。
这种弹性层可按照常规方法形成，例如，通过如刮板涂敷以规定的厚度将如硅橡胶的材料涂在金属层上、及然后加热和使其硬化的方法，将如液态硅橡胶的材料注入模中然后将其硫化和硬化的方法，和在压制模制后硫化和硬化材料的方法和在注射模制后硫化和硬化材料的方法等。
c.释放层3
该释放层3的材料不受限制，但选择具有良好释放性和耐热性的。作为该释放层3，氟树脂如PFA(四氟乙烯/全氟烷基醚共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)、FEP(四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)、硅树脂、氟硅树脂、氟橡胶和硅橡胶是优选的，并特别优选PFA。
需要时，该释放层可含有传导剂如碳和氧化锡等，含量不大于该释放层的10wt％。
该释放层3的厚度优选不少于1μm或不大于100μm。如果该释放层3太薄，可能产生这样的情况：由于涂层膜片的不均匀涂层产生不良的释放部分或耐用性不足。及如果该释放层太厚，导热性变差，尤其是在树脂类释放层的情况下，硬度增加而使弹性层2无效。
这种释放层优选按照如下方法之一形成：通过涂敷、干燥和塑性变形树脂粉末制成管，分散作为涂层，在橡胶的情况下，优选使用将液态材料注入模中然后将其硫化和硬化的方法；在压制模制后硫化和硬化材料的方法；和在注射模制后硫化和硬化材料的方法等。
另外，该弹性层和释放层是通过将内表面经底漆处理的管和表面经预先底漆处理的电铸镍带置于圆柱形模中、将液体硅橡胶注入该管和该电铸镍带的间隙中，然后硬化和通过加热粘合该橡胶而同时形成的。
d.滑动层4
该滑动层4不是本发明的必需要素，但是优选对其进行设置以减少操作本发明的图像加热和定影装置的驱动转矩。如果设置该滑动层4，在产热层1中产生的热被隔离而不进入定影带内，没有超出定影带的热容量，因此可提高向记录介质P的热传送效率，及因此与没有滑动层4相比，抑制了能量消耗。另外，其可减少操作时间。
其材料不受限制，但选用具有高热阻、良好强度和表面光滑度的。对于该滑动层4，聚酰亚胺树脂是优选的。
需要时，该滑动层可含有如滑动剂、氟树脂粉末、石墨和二硫化钼等。
该滑动层4的厚度不小于5μm，优选不小于10μm，和不大于100μm，优选不大于60μm。如果该滑动层4太薄，耐用性可能不足。及如果该滑动层4太厚，定影带的热容量可能增加以致操作时间可能延长。
该滑动层优选用已知的方法来形成，如涂敷、干燥和硬化液体材料的方法，或粘着已制成为管的方法。
(2)图像加热和定影装置100
现在，描述本发明的图像加热和定影装置。本发明的图像加热和定影装置包括一定影带和一对经过定影带互相接触的压触件，其中该定影带的内侧随压触件之一滑动，为了通过利用来自定影带的热将图像加热并定影在记录介质上，该定影带为如上所述的定影带。特别优选，其是具有产生磁通量的磁通量发生装置的图像定影和加热装置，其中该定影带通过磁通量发生装置产生的磁通量被加热以将记录介质上的图像加热和定影；和其中随该定影带滑动的压触件是加热件的图像加热和定影装置；并且通过利用来自加热件的热经过定影带将记录介质上的图像加热和定影。
(第一实施方案)
图4例示了根据本实施方案的图像加热和定影装置100的主体的剖面图。在此实施方案中，该图像加热和定影装置100是一种电磁感应加热系统装置，并且该定影带10如上所述。
磁场发生装置具有磁心17a-17c和激励线圈18。图5示出了该图像加热装置的磁场发生装置。
磁心17是一种具有高磁导率的元件，其优选由用于变压器铁心的材料如铁素体或坡莫合金制成，更优选具有不小于100kHz的更低损耗的铁素体。
激励线圈18采用几个薄铜线捆缚(金属丝束)，其每个是通过在组成线圈的导线(电线)上涂敷绝缘材料制成的，并且该激励线圈是通过缠绕金属丝束几次形成的。在该实施方案中，缠绕11圈形成该激励线圈18。
因为要对定影带10加热，考虑到导热性，该绝缘涂层优选使用耐热涂层。例如，可使用由聚酰亚胺树脂或聚酰胺酰亚胺树脂制成的涂层等。此时，还优选通过从外侧压该激励线圈18来提高密度。
在磁场发生装置和该定影带10之间，放置绝缘件19。该绝缘件19的材料优选具有良好的绝缘性和良好的耐热性。如优选酚树脂、氟树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、PEEK(聚醚醚酮)树脂、PES(聚醚砜)树脂、PPS(聚苯硫醚)树脂、PFA(四氟乙烯/全氟烷基醚共聚物)树脂、PTFE(聚四氟乙烯)树脂、FEP(四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)树脂、LCP(液晶聚酯)树脂等。
在激励线圈18中，馈电线18a和18b与激励电路27相联。优选地，通过使用转换电源，该激励电路27可产生20-500kHz的高频波。通过利用由该激励电路27供给的交流电流(高频电流)，该激励线圈18产生交变磁通量。
图6示出了交变磁通量的产生状态。磁通量C表示所产生的交变磁通量的一部分。
导向磁心17的交变磁通量(C)在金属层(电磁感应加热层)1产生涡电流，该金属层由定影带10的电铸镍制成。由于电磁感应加热层1的电阻系数，该涡电流在该电磁感应加热层1上产生焦耳热(涡电流损耗)。此时，热值Q定义为通过电磁感应加热层1的磁通量密度，并表现出如图4中所示的分布。在图6的右面部分，纵轴以θ角表示电磁感应加热层1的位置，而横轴表示在定影带10的该电磁感应加热层1的热值Q。此时，如果最大热值为Q，加热区H定义为热值不小于Q/e的区。在这个区中可得到足以定影的热值。
通过控制供给激励线圈18的电力，使用温度调节器能够将该定影辊隙N调至预定温度，该温度调节器具有未示出的温度感应装置。图4的温度传感器26是测量定影带10的温度的热敏电阻，并在该实施例中，根据由温度传感器26测得的定影带10的温度来控制定影辊隙N的温度。
作为压件的压辊30包括芯金属30a，和以滚筒形同心包覆在该芯金属周围的耐热弹性层30b，该弹性层如硅橡胶、氟橡胶和氟树脂等，该芯金属30a的两端均置于底板(未示出)间并被支承件支持以自由旋转。
通过由压力刚性撑杆22两端和朝向装置底部的弹簧支持件(未示出)之间的压力安装每个压力弹簧(未示出)，将压力施予压力刚性撑杆22。依此，置于带导向件16a的下表面的滑动板40的下表面和压辊30的上表面通过施予其间的压力而与该定影带10接触，由此形成定影辊隙N的预定宽度。对于带导向件16，优选使用具有良好耐热性的树脂如耐热酚树脂、LCP(液晶聚酯)树脂、PPS(聚苯硫醚)树脂，或PEEK(聚醚醚酮)树脂。
通过驱动装置M，压辊30以如箭头所示的逆时针旋转。由于因压辊30和定影带10间的摩擦力，使压辊30的旋转对定影带10产生旋转力，当定影带10的内侧滑向滑板40的下表面时，定影带10以一转速按箭头所示的顺时针方向转出带导向件16a和16b，所述转速大致相当于压辊30的转速。
通过此操作，压辊30被驱动旋转，由此旋转定影带10，通过由激励电路27至激励线圈18的电馈，完成如上所述的定影带10的电磁感应加热，并将定影辊隙N的温度增长控制在预定范围内，以使记录介质P在定影带10和压辊30的定影辊隙N间被感应，未定影的色调剂图像t从成像装置传送至该记录介质P，该记录介质P的图像表面是看起来向上的、即面对定影带表面。及在该定影辊隙N处，图像表面与定影带10的外侧接触，以和定影带10一起被传送至定影辊隙N。在该方法中，通过定影带10的电磁感应热来加热色调剂图像t以使该图像被加热和定影至记录介质P的表面。如果通过定影辊隙N，记录介质P被分离、卸下并然后被传送到旋转的定影带10的外侧。在该记录介质上的经加热和定影的色调剂图像在经过定影辊隙N后被冷却，并然后成为永久附着的图像。
虽然在本实施方案中未安装防止定影装置油墨沾污的涂油装置，但在使用不含有低软化材料的色调剂时，还优选安装该涂油装置。在使用含低软化材料的色调剂时，也可进行涂油或冷却分离。
压件30不限于这种辊，可以是另一种形式如旋转膜片型的元件等。另外，为了从压件30向记录介质提供能量，也可在压件30上安装加热装置如电磁感应加热器，因此该装置能被构造成加热至预定温度和控制温度。
(第二实施方案)
本发明的定影带优选用于通过带加热方法操作的定影装置，该带加热方法使用陶瓷加热器作为加热件。
图7示例地显示了本实施方案的图像加热和定影装置100的剖面图。在此实施方案中，图像加热和定影装置100利用以陶瓷加热器作为加热件的带加热方法，并且定影带10与上述本发明的定影带相同。
带导向装置16c是具有耐热性和绝缘性的带导向装置。作为加热件的陶瓷加热器12插入凹槽并被牢固地支撑于其中，所述凹槽是在接近带导向装置16c的下表面的中心处沿导向装置的纵向形成的。并且，将本发明的圆柱形或无接缝型定影带10宽松地缠绕在带导向装置16c的周围。
插入压力刚性撑杆22并且穿透通过带导向装置16c的内侧。
在本实施方案中，压件30为弹性压辊。通过将弹性层30b如硅橡胶设置于芯金属30a上，使该压件30具有降低的硬度，该芯金属30a的两端置于底板(未示出)间以使其被支承件支持而自由旋转。为了提高表面性能，该弹性压辊在其外围可包括氟树脂，如PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯/全氟烷基醚共聚物)和FEP(四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)等。
对于形成定影辊隙N的压力装置和在定影膜片末端的支撑装置，其结构与第一实施方案相同。
通过驱动装置M使压辊30按箭头所示的逆时针方向旋转。由于因压辊30和定影带10外侧间的摩擦力使压辊30的旋转对定影带10产生旋转力，当定影带10的内侧滑向滑板40的下表面时(压辊驱动方法)，定影带10以一转速按箭头所示的顺时针方向转出带导向件16c，该所述转速大致相当于压辊30的转速。
根据打印的起动信号，压辊30开始旋转，并且开始加热陶瓷加热器12。通过压辊30的旋转来标准化定影带10的旋转转速，当陶瓷加热器12的温度升至预定程度时，记录介质P被表面朝向定影带10传送的色调剂图像感应，在定影带10和压辊30间定影辊隙N处，色调剂图像t作为被加热的材料被传送至该记录介质P。及记录介质P通过定影带10在定影辊隙N处接触陶瓷加热器12的下侧，以使与定影带10一起移动通过定影辊隙N。在通过步骤中，陶瓷加热器12的热通过定影带10供给记录介质P，然后色调剂图像t被加热并定影在记录介质P的表面。通过定影辊隙N的记录介质P随后从定影带10的外侧被分离和传送。
陶瓷加热器12作为加热件是一种具有低热容的长线性加热件，该加热器的纵向与定影带10和记录介质P的移动方向成直角。其主要包括由如氮化铝形成的加热器基材12a，在加热器基材12a的表面沿其纵向设置的加热层12b，加热层12b是通过用如网板印刷涂敷约10μm和1-5mm宽度的电阻材料如Ag/Pd(银/钯)制成的，和设置在其上的如玻璃或氟树脂的保护层12c。
通过陶瓷加热器12的加热层12b两边间的电流，加热层12b被加热，因此加热器12的温度快速提高。该加热器的温度通过温度传感器(未示出)测量，并且控制电路(未示出)控制流向加热层12b的电流，以使将该加热器的温度保持在预定温度，因此该加热器12可以控制和管理其温度。
将陶瓷加热器12插入并牢固地支撑在凹槽中，该凹槽是在带导向装置16c的下表面的大致中心处沿导向装置的纵向在保护层12c侧向上形成的。在定影辊隙N与定影带10接触时，陶瓷加热器12的滑动件40的表面和定影带10的内侧接触滑动。
也可以安装铁磁体金属板如用钢板代替陶瓷加热器，并通过用于第一实施方案中的电磁感应来加热该铁磁体金属板，以用作为加热器。
另外，压件30不限于辊，可以用其它形式的如旋转膜片。而且，还可以对压件30安装加热装置如电磁感应加热器以从压件30向记录介质提供热能，以使其被加热来控制温度。
(其它实施方案)
图像加热和定影装置不限于上述实施方案中所述的压辊驱动方法。
此外，例如，可以如图8所示在带导向装置16和驱动辊31和张紧辊32之间安装本发明的定影带10，并通过在带导向装置16的下侧和作为压件的压辊30之间插入定影带10形成通过压力接触的定影辊隙N，以使定影带10通过驱动辊31可被驱动旋转。在该情况下，压辊是随动旋转辊。
还有在这种情况下，压件30不限于辊，能够是其它形式的元件如旋转膜片。而且，还可以对压件30安装加热装置如电磁感应加热器以使压件30也可以向记录介质提供热能，从而被加热而控制温度。
本发明的图像加热装置不限于图像加热和定影装置，能够用作通过加热带有图像的记录介质来提高表面特性如光泽的图像加热装置，或用作临时定影图像的图像加热装置。此外，其能够广泛用于加热记录介质如记录介质的加热和干燥装置，加热层压装置。
(实施例)
(实施方案1)
各种定影带是按如下制备的：选用如下表所示的内径为34mm和厚度为50μm的电铸镍无接缝带作为金属层1，并层压作为弹性层2的300μm的硅橡胶和作为释放层3的带有底漆的被插入的30μm的PFA管，且其中作为滑动层4的聚酰亚胺树脂层的厚度为15μm。
首先，在电解槽中，在制备含有450g/l的四水氨基磺酸镍、10g/l的氯化镍和40g/l的硼酸的槽液后，加入所需量的防凹坑剂，加入如下表1所示的作为光亮剂的糖精、2-丁炔-1，4-二醇。及作为添加剂，加入如下表1所示量的氨基磺酸锰溶液(50wt％)和氯化钴溶液(50wt％)，然后在将其过滤期间，用低电流进行电解精制加工，所述过滤是在填充有活性炭的容器中进行的。通过使用所述得到的各种镍电解槽，将由不锈钢制成的基体设定为阴极，然后通过在表1所示的不同电解槽温度和阴极电流密度下进行镍电铸而形成内径为34mm及厚度为50μm的电铸镍。将该电铸镍分离并用作金属层。
表1
槽液组成 工艺条件
光亮剂 添加剂 槽温(℃) 电流密度(A/dm2)
糖精(g/l) 丁炔二醇(g/l) 氨基磺酸锰溶液(ml/l) 氯化钴溶液(ml/l)
实施例1  0.05  0.6  0  0  53  3
实施例2  0.03  0.4  0  0  53  3
实施例3  0.02  0.2  0  0  53  3
实施例4  0.04  0.7  10  1  53  2.5
实施例5  0.03  0.5  10  1  53  2.5
实施例6  0.04  0.4  1  5  53  1.5
实施例7  0.07  0.8  1  5  53  1.5
实施例8  0.04  0.4  10  1  53  4
实施例9  0.02  0.1  0  0  53  7
实施例10  0.08  0.4  0  0  53  1
对比例1  0.06  0.4  20  0  53  3.5
对比例2  0.06  0.3  40  0  53  7
对比例3  0.3  1.2  0  0  53  7
对比例4  0.3  1.2  0  30  53  7
对比例5  0.3  1.5  0  0  53  3
对比例6  0.06  0.1  0  0  53  3
对比例7  0  0.3  0  0  53  3
对比例8  0.04  0.8  0  0  53  3
在用X-射线色散衍射方法、使用由Rigaku Denki公司制造的X-射线衍射仪RAD-3R测量表面(200)(d值＝1.7619)和表面(111)(d值＝2.0345)的X-射线衍射强度后，通过比率计算该得到的电铸镍的晶体取向率I(200)/I(111)。
根据电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP-AES)的数量分析来确定该电铸镍中的硫、锰和钴的含量。电感耦合等离子体-原子发射光谱法是一种通过在热激原子(或离子)回复至低能水平时，测量对应于被发射光子波长的射线强度来确定元素量的方法。
通过燃烧-红外吸收方法测定该电铸镍中的碳含量。所述燃烧-红外吸收方法是这样一种方法：将样本放入磁性坩埚，加入助燃剂，通过高频感应热或电阻热使样本在氧气下燃烧并充分氧化，使样本中的C转化为CO2，使燃烧气通过红外检测器，测量红外线所吸收的CO2的量，并将测得的量与标准样本的测量值比较以确定C的量。其结果示于表2中。
除了对比例7和8外，得到各种电铸镍，由于在释放(从模具中被分离)时发生变化，对比例7不能用于测试。这是因为最终的硬度低及强度不足。由于最终的膜厚度分布不均匀，对比例8不能被测试。这是因为由于高内应力使在晶体生长中于晶体与基质间发生漂浮。
其次，通过喷涂底漆(由DOW Corning Toray Silicone有限公司生产的DY35·051)，和在150℃下干燥30分钟形成底漆层，其厚度为5μm。
然后，通过将PFA管与金属层一起同轴设置于圆柱形模中，所述圆柱形模具有与PFA管外径大致相同的内径，在该管和金属层之间注入液体硅橡胶(由DOWCorning Toray Silicone有限公司生产的DY32·561A/B)，及然后于暖气流循环敞炉中在200℃下加热30分钟，在PFA管内也形成底漆层。同时进行橡胶和其它粘合剂的硫化，并将厚度为300μm的硅橡胶作为弹性层2和厚度为30μm的作为释放剂3的PFA管层压在该金属层上。
及将聚酰亚胺清漆(由Ube工业有限公司生产的U-Varnish S)涂在该金属层的反面，并于暖气流循环敞炉中在210℃下将其干燥和硫化，然后层压上厚度为15μm的作为滑动层4的聚酰亚胺树脂层。
另外，将如上结构的定影带安装至应用电磁感应加热方法的图像加热和定影装置100上，并进行空转耐用性测试。
(空转耐用性测试)
将温度控制在220℃，通过预定的压力使压辊与定影带接触，该定影带被压辊驱动并跟随旋转。将外径30mm的橡胶辊作为压辊，其中30μm的PFA管包覆在厚度为3mm的硅橡胶层上。在此测试中，将压力设定为200N，定影辊隙为8mm×230mm，该定影带的表面速度为100mm/秒。经过将各定影带进行旋转测试，将耐用时间定义为直至该带发生裂缝或断裂时所经历的时间。
表2
晶体取向率 硬度 硫(wt％) 碳(wt％) (碳/硫) 锰(wt％) (锰/硫) 钴(wt％) (钴/硫) 耐用时间(Hr)
实施例1  40  420  0.02  0.07  3.5  0  0.0  0  0.0  600
实施例2  80  370  0.01  0.04  4.0  0  0.0  0  0.0  710
实施例3  70  330  0.005  0.02  4.0  0  0.0  0  0.0  690
实施例4  50  400  0.02  0.06  3.0  0.08  4.0  0.01  0.5  680
实施例5  50  360  0.01  0.04  4.0  0.08  8.0  0.01  1.0  610
实施例6  20  400  0.02  0.05  2.5  0.01  0.5  0.08  4.0  500
实施例7  10  440  0.03  0.07  2.3  0.01  0.3  0.06  2.0  400
实施例8  8  330  0.01  0.03  3.0  0.09  9.0  0.01  1.0  600
实施例9  40  280  0.003  0.01  3.3  0  0.0  0  0.0  350
实施例10  3  420  0.025  0.06  2.4  0  0.0  0  0.0  310
对比例1  1  390  0.02  0.02  1.0  0.3  15.0  0  0.0  170
对比例2  1  400  0.02  0.01  0.5  0.5  25.0  0  0.0  100
对比例3  0.2  600  0.08  0.08  1.0  0  0.0  0  0.0  10
对比例4  0.3  620  0.08  0.08  1.0  0  0.0  1.2  15.0  30
对比例5  0.8  640  0.08  0.1  1.3  0  0.0  0  0.0  40
对比例6  0.5  400  0.01  0.005  0.5  0  0.0  0  0.0  80
对比例7  -  260  0  0.03  - 0  0.0  0  0.0  -
对比例8  -  420  0.01  0.1  10.0  0  0.0  0  0.0  -
在使用本发明的定影带时，耐用时间均超过300小时，所述定影带具有不小于3的晶体取向率I(200)/I(111)和280-450的微维氏硬度。它们中，确认晶体取向率I(200)/I(111)不小于8的那些的耐用时间均超过400小时。在微维氏硬度为330-420的本发明的定影带中，其耐用时间均超过400小时。相反，在使用对比例的定影带时，它们中没有一个的耐用时间超过200小时，所述对比例的定影带的晶体取向率I(200)/I(111)小于3。还证实了晶体取向率I(200)/I(111)不小于8、硫含量不大于0.02wt％、锰与硫的含量比(重量比)为3-10，及钴与硫的含量比(重量比)不大于1的所有定影带具有超过600小时的耐用时间。
(实施方案2)
在将该定影装置安装至佳能(Cannon)有限公司生产的全彩色LBP激光镜头(Full-color LBP LASER SHOT)[LBP-2040]，然后输出图像，进行耐用性测试。压力设定为200N，定影辊隙为8mm×230mm，定影温度为200℃及操作速度为100mm/秒。使用实施例1-8的定影带的装置完成了打印100,000张的耐用性测试，没有出现问题；而由于定影带的损坏，使用对比例1的定影带的装置在打印10,000张后不能送纸，及使用对比例2的定影带的装置在打印30,000张后不能送纸。
(实施方案3)
将该定影带安装至如图7所示的利用陶瓷加热器作为加热件的带加热方法的装置(定影装置100)，并进行空转耐用性测试的结果能够证实其耐热性和耐用性是足够的。

Claims (13)

1.一种定影带，包括至少一释放层和一由电铸镍制成的金属层，其中所述电铸镍具有3或更大的晶体取向率I(200)/I(111)，其中表面(200)是优先生长的；并且其微维氏硬度为280-450。
2.根据权利要求1的定影带，其中所述电铸镍具有8或更大的晶体取向率I(200)/I(111)，其中表面(200)是优先生长的。
3.根据权利要求1的定影带，其中所述电铸镍的微维氏硬度为330-420。
4.根据权利要求1的定影带，其中所述电铸镍含有不大于0.03wt％的硫，及碳元素，该碳元素的量不小于硫的2倍且不大于0.08wt％。
5.根据权利要求4的定影带，其中该电铸镍中的硫含量不小于0.0001wt％。
6.根据权利要求4的定影带，其中该电铸镍中的硫含量不小于0.001wt％。
7.根据权利要求4的定影带，其中该电铸镍中的锰含量为硫含量的0.2-10倍。
8.根据权利要求4的定影带，其中该电铸镍中的钴含量为硫含量的0.1-5倍。
9.根据权利要求1的定影带，进一步包括在所述释放层和金属层之间的弹性层。
10.根据权利要求9的定影带，其中所述弹性层由一种选自硅橡胶、氟橡胶和氟硅橡胶的材料制成。
11.一种图像加热和定影装置，包括一定影带和一对经过定影带用压力相互接触的压触件，该定影带的内侧随压触件之一滑动，通过利用来自定影带的热，该装置将图像加热和定影在记录介质上，
其中所述定影带为权利要求1-10任一项所定义的定影带。
12.根据权利要求11的图像加热和定影装置，进一步包括产生磁通量的磁通量发生装置，
其中通过该磁通量发生装置产生的磁通量加热定影带以加热和定影记录介质上的图像。
13.根据权利要求11的图像加热和定影装置，
其中随定影带滑动的压触件是加热件；及
通过利用来自加热件的热经过定影带来加热和定影记录介质上的图像。
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