專利名稱：定影裝置、用于該定影裝置的定影部件和成像設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及定影裝置、用于該定影裝置的定影部件和成像設備。
背景技術：
在電子照相法、靜電記錄法、靜電印刷法等方法中，用調色劑使形成在由光電導性感光體或介電材料等構成的潛像承載體上的潛像顯影。將調色劑圖像轉印至紙上，并通過定影裝置使其定影在該紙上。熱輥定影法廣泛用作調色劑定影法是因為該方法可以提供較高的熱效率并能夠實現(xiàn)高速定影。利用熱輥定影法時，承載未定影的調色劑圖像的紙夾持在由具有熱源的定影輥(定影部件)與壓在定影輥上的加壓輥(加壓部件)所構成的接觸區(qū)內，通過加熱熔化和施加壓力使調色劑圖像定影在該紙上。
定影效率取決于調色劑顆粒的溫度以多快的速率升至調色劑顆粒的樹脂軟化點。因而，為提高定影效率，可使調色劑粘合樹脂中包含具有低軟化點的低軟化性樹脂。然而在該情況中，定影時調色劑圖像的一部分會附著于定影輥的表面，因而有可能出現(xiàn)下列現(xiàn)象，例如附著的調色劑轉移至紙上由此污染紙張的熱油墨沾污(hot offset)現(xiàn)象，或紙粘住定影輥的表面并卷繞在該輥上的卷繞現(xiàn)象。而且，可能導致粘連現(xiàn)象，即當紙上的調色劑圖像定影后在堆疊和存放這些紙時，調色劑使紙張彼此粘附。
另一方面，需要定影輥沿預定通道傳送紙張，同時防止熔融的調色劑發(fā)生油墨沾污。即，需要定影輥具有優(yōu)異的可分離性。而且，需要其具有可長期維持該可分離性的能力。此外，定影輥需要具有優(yōu)異的耐磨耗性和導熱性。
已經提出了各種技術來改進定影輥的可分離性。特開平6-167900號公報披露了被覆有PFA(四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物)的定影輥。特開平6-167901號公報披露了被覆了其中分散有導電性材料的PFA的定影輥。特開平10-161455號公報披露了被覆有包含氧化鎂的PFA的定影輥。
然而，在上述參考文獻中提出的定影輥不能滿足全部所需條件。特開平6-167900號公報和特開平6-167901號公報中披露的定影輥具有良好的可分離性和維持該可分離性的能力，但它們的耐磨耗性和導熱性較差。在特開平10-161455號公報中披露的定影輥具有良好的可分離性和維持該可分離性的能力，以及良好的耐磨耗性，但其導熱性較差。
此外，應當注意的是，近年來無酸紙的使用日益增長。采用諸如特開平10-161455號公報中披露的定影輥等具有高耐磨耗性的定影輥的情況下，當無酸紙在調色劑圖像未接觸定影輥的特定位置(例如，文件的頁邊空白處)的狀態(tài)下連續(xù)進紙時，定影輥的可分離性快速降低；因而，維持可分離性的能力變差。

發(fā)明內容
本發(fā)明在上述背景下得以完成，并提供可改進定影裝置的定影部件的可分離性和維持該可分離性的能力、耐磨耗性以及導熱性等的技術。
為解決上述問題，本發(fā)明的一個方面提供一種定影部件，所述定影部件包括芯材；以及被覆所述芯材的被覆層，所述被覆層中分散有平均粒徑在約1μm以下的用于賦予耐磨耗性的添加劑。
所述用于賦予耐磨耗性的添加劑以約3重量％～約20重量％的含量分散在所述被覆層中。所述用于賦予耐磨耗性的添加劑可以是碳化硅。所述被覆層可以通過進行濕式涂布而形成在所述芯材的表面上。
在本發(fā)明的另一方面提供了一種定影裝置，所述定影裝置包括具有芯材和被覆所述芯材的被覆層的定影部件，所述被覆層中分散有平均粒徑在約1μm以下的用于賦予耐磨耗性的添加劑；加熱所述定影部件的熱源；和隔著所述被覆層壓在所述定影部件上的加壓部件。
本發(fā)明的又一方面提供了一種成像設備，所述成像設備包括在記錄介質上形成調色劑圖像的圖像輸出單元；將所述記錄介質傳送至定影部件與加壓部件的接觸區(qū)的傳送單元，所述記錄介質上具有通過所述圖像輸出單元而形成的所述調色劑圖像；和將由所述傳送單元傳送的所述記錄介質上的所述調色劑圖像定影的定影裝置，所述定影裝置包括具有芯材和被覆所述芯材的被覆層的定影部件，所述被覆層中分散有平均粒徑在約1μm以下的用于賦予耐磨耗性的添加劑；加熱所述定影部件的熱源；和隔著所述被覆層壓在所述定影部件上的加壓部件。
根據本發(fā)明的一個方面，可改進定影裝置的定影部件的可分離性和維持該可分離性的能力、耐磨耗性以及導熱性。


將基于下列附圖對本發(fā)明的示例性實施方案進行詳細說明，其中圖1顯示了根據本發(fā)明的一個示例性實施方案的定影裝置11的結構；圖2顯示了測試用圖像；和圖3顯示了具有定影裝置11的成像設備1。
具體實施例方式
將參考附圖對本發(fā)明的示例性實施方案進行詳細說明。
<結構>
圖1顯示了根據本發(fā)明的一個示例性實施方案的定影裝置11的結構。
定影裝置11包括裝有加熱器103作為熱源的定影輥(定影部件)101，和壓在定影輥101上的加壓輥(加壓部件)102。軸101a和102a由軸承(未示出)支撐，通過分別使用軸101a和102a作為旋轉軸，定影輥101和加壓輥102是可旋轉的。由電動機(未示出)產生的動力通過齒輪等(未示出)傳遞給定影輥101，因而按箭頭C的方向可旋轉地驅動定影輥101。在調色劑圖像朝向定影輥101的狀態(tài)下，利用傳送機構(未示出)使已經轉印有未定影的調色劑圖像的紙P(記錄介質)進入由定影輥101與加壓輥102所形成的接觸區(qū)中，利用紙P與定影輥101的表面之間產生的摩擦力，按箭頭D的方向傳送紙P。
在接觸區(qū)的下游配置用于防止紙P卷繞定影輥101的分離爪104。分離爪104配有彈簧(未示出)，并且分離爪104的末端部分借助該彈簧的彈性力壓在定影輥101的表面上。在定影輥101的上方設置熱敏電阻器106，該熱敏電阻器106測定定影輥101的表面溫度。溫度調整裝置105根據由熱敏電阻器106測得的溫度來控制加熱器103，由此使定影輥101的表面溫度維持在約180℃。在接觸區(qū)的上游側和下游側配置用于沿傳送路徑引導紙P的導桿107。
定影輥101由例如厚度為5mm、軸向長度為350mm、直徑為65mm的鋁管(芯材)110和厚度為30μm、由氟碳樹脂構成并被覆在管110外周的樹脂層(被覆層)111構成。氟碳樹脂例如可以是PFA。樹脂層111通過濕式涂布形成，并用作便于從定影輥101上剝離定影有調色劑圖像的紙P的防粘層。此外，在樹脂層111中分散有平均粒徑在1μm以下的含量為3重量％～20重量％的用于賦予耐磨耗性的添加劑。用于賦予耐磨耗性的添加劑例如是碳化硅，并可以起到改進樹脂層111的耐磨耗性的作用。
在加壓輥102的結構中，例如，可以繞著帶芯圓形鋼棒120的表面卷繞厚度為12mm的橡膠硬度為60度(JIS-A)的多孔性硅橡膠層121，其中鋼棒的表面經過鍍覆處理，所述棒的軸向長度為350mm，直徑為41mm，此外，其表面被覆有由厚度為100μm的PFA管制成的樹脂層122。碳顆粒作為導電性添加劑分散在硅橡膠層121中，將其厚度方向的電阻值調節(jié)為106Ω，并使硅橡膠層121接地。而且，碳顆粒作為導電性添加劑也分散在樹脂層122中，并將其厚度方向的電阻值調節(jié)為105Ω。
定影輥101和加壓輥102以240kgf的荷重彼此壓迫，在紙的傳送方向上形成約9mm的接觸區(qū)。通過電動機以460mm/s的速度可旋轉地驅動定影輥101。
圖3顯示了具有根據本發(fā)明的一個示例性實施方案的定影裝置11的成像設備1。成像設備1例如可以是復印機。
成像設備1的各部分的運轉由執(zhí)行存儲在存儲部5中的程序的控制部4控制。圖像輸出部12是可以以光學方法讀取原始圖像的數(shù)據并輸出電信號的掃描裝置?？刂撇?根據所述電信號生成表示黃色、品紅色、青色和黑色各顏色的圖像的光柵圖像數(shù)據。
圖像輸出部6由例如成像引擎(image forming engine)7Y、7M、7C和7K以及轉印帶8構成。成像引擎7Y、7M、7C和7K分別形成黃色(Y色)、品紅色(M色)、青色(C色)和黑色(K色)各色調色劑圖像。各成像引擎的結構相同，因此這里僅描述成像引擎7Y。
感光鼓20Y是圓筒形的感光體，其周面具有光電導性。充電裝置21Y將按照箭頭A的方向可旋轉地驅動的感光鼓20Y的表面充電至預定電勢。曝光裝置19Y是向感光鼓20Y照射曝光光束LB的掃描光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于光柵圖像數(shù)據在感光鼓20Y的表面上形成靜電潛像。
顯影裝置22Y通過使調色劑附著于形成在感光鼓20Y表面上的靜電潛像而形成調色劑圖像。通過施加至轉印裝置25Y的電壓所產生的電場的作用，將形成在感光鼓20Y表面上的靜電潛像轉印至轉印帶8的表面(一次轉印)。
同樣，在成像引擎7M、7C和7K中，形成與各顏色對應的調色劑圖像并將這些圖像轉印疊加至轉印帶8上。
當在轉印帶8的表面上形成全色調色劑圖像時，可旋轉地驅動供紙輥33，逐頁地送出記錄紙10。通過施加至轉印輥30的電壓所產生的電場的作用，和使轉印輥30壓在轉印帶8上的荷重的作用，將轉印帶8上的調色劑圖像轉印至記錄紙10的表面上(二次轉印)。
將轉印有調色劑圖像的記錄紙10引導至定影裝置11。使用定影裝置11，對記錄紙10加熱加壓，將記錄紙10表面上的調色劑圖像定影。然后將定影有調色劑圖像的記錄紙10排出至出紙托盤32。
上述的成像設備1僅僅是一個實例；本發(fā)明適用于具有任何結構的設備，只要它是使調色劑圖像形成在記錄介質上，并且可以通過對該調色劑圖像加熱加壓而將其定影在記錄介質上的成像設備即可。
表1顯示了用于研究熱油墨沾污的發(fā)生狀況的測試結果，其中將定影輥101的樹脂層111中的碳化硅的含量用作參數(shù)。在該測試中，使用平均粒徑為0.5μm的碳化硅時，分5級改變碳化硅的含量，通過濕式涂布形成樹脂層111。為進行比較，通過粉末涂布(干式涂布)形成包含平均粒徑為1.5μm和3.5μm的含量為12重量％的碳化硅的樹脂層111。在這七種情況中，在10,000張A4尺寸的普通紙的兩面連續(xù)地復印圖2中所示的圖像后，在10張A3尺寸的普通紙上連續(xù)復印圖像濃度為50％的全頁半色調圖像，并研究此時的熱油墨沾污的發(fā)生狀況。使用激光衍射-散射方式的粒徑分布測定裝置(商品名Microtrac MT3300，由日機裝株式會社制造)計算所用的碳化硅的體積平均粒徑，由此獲得所用的碳化硅的平均粒徑。
結果，如表1中所示，據發(fā)現(xiàn)，在平均粒徑為0.5μm、含量為8重量％～13重量％并進行濕式涂布的情況中，熱油墨沾污發(fā)生最少。即，該情況可以產生最好的可分離性和維持該可分離性的能力。而且，測試后的樹脂層111的磨耗量不超過10μm，因此不存在磨耗問題。
表1

下面，以與傳統(tǒng)技術的定影裝置比較的方式，對根據本發(fā)明的一個示例性實施方案的定影裝置的功能和效果進行說明。
首先，在傳統(tǒng)的定影裝置中，為防止定影輥的靜電調色劑油墨沾污，采用通過將定影輥接地以降低其表面電阻從而降低加壓輥的表面電勢的方法。在該結構中，考慮以下情況使用無酸紙，并且在由復印得到的圖像中在定影輥的軸向上存在完全沒有圖像的部分。在這樣的情況中，在作為前一工序的二次轉印中，通過施加具有與調色劑的帶電極性相反的極性的轉印電壓而使紙的背面帶正電。由于無酸紙中的碳酸鈣的含量較大，因此該碳酸鈣也帶正電。因而，紙的背面中的碳酸鈣對接地的加壓輥的表面產生靜電感應，從而在碳酸鈣與加壓輥之間形成引力。紙的背面中的一部分碳酸鈣通過這種引力而附著于加壓輥的表面。在自紙由接觸區(qū)排出起，直至下一張紙進入接觸區(qū)的這段時間內，定影輥與加壓輥處于直接接觸的狀態(tài)，并且在這段時間內附著于加壓輥表面的碳酸鈣轉移至定影輥的表面上。當下一張紙進入接觸區(qū)時，定影輥上的碳酸鈣向紙上存在調色劑圖像的部分中的熔融調色劑轉移。在紙上不存在調色劑圖像的部分中，碳酸鈣仍然附著于定影輥。
而且，以往，為改善耐磨耗性和可分離性，將碳化硅分散于定影輥的表面。然而，耐磨耗性的改善存在副作用，即難以用紙對附著于定影輥表面的碳酸鈣進行研磨清掃。因而，隨時間流逝，碳酸鈣在定影輥上堆積，最終導致定影輥的表面帶正電。當定影輥的表面很粗糙時，碳酸鈣進入該輥的不平整表面，研磨清掃變得更加困難。
以這種方式增大定影輥的正電荷量會造成帶負電的調色劑被定影輥吸引，結果隨時間流逝調色劑油墨沾污增多。
另一方面，在本發(fā)明的示例性實施方案中，平均粒徑不超過1μm的碳化硅分散在PFA樹脂層111中。因此，由于樹脂層111的表面即使在磨耗后仍然平滑，所以即使在碳酸鈣附著時也易于用紙等進行研磨清掃。而且，可以保持可分離性和維持該可分離性的能力。
此外，在本發(fā)明的示例性實施方案中，碳化硅的含量在3重量％以上。其原因如下。當碳化硅的粒徑減小時，在樹脂層受到磨耗的情況下，單獨的碳化硅顆粒易于從基材PFA剝離，結果，耐磨耗性降低。在本發(fā)明的示例性實施方案中，增大了碳化硅的含量，因此即使碳化硅由于磨耗而發(fā)生剝離，樹脂層中仍然可以保留足夠量的碳化硅。因而可以抑制耐磨耗性的降低。而且，也可以抑制導熱性的降低。然而，當碳化硅的含量過大時，在定影輥表面上析出的碳化硅的比例增大，初始可分離性降低，因此優(yōu)選碳化硅的含量在20重量％以下。
此外，在本發(fā)明的示例性實施方案中，PFA樹脂層111通過濕式涂布(也稱為澆涂)形成。傳統(tǒng)上主要采用粉末涂布(干式涂布)，但因為采用這種方法難以將碳化硅均勻地分散在PFA樹脂中，因此當定影輥受到磨耗時定影輥的表面易于變得粗糙，由此易于導致碳酸鈣沉積。采用濕式涂布時，因為易于使碳化硅均勻地分散在PFA樹脂中，因此即使當定影輥受到磨耗時，定影輥的表面也不容易變得粗糙，由此碳酸鈣也不易堆積。
如上所述，根據本發(fā)明的一個示例性實施方案，可以改善定影輥的可分離性和維持該可分離性的能力、耐磨耗性以及導熱性。
變型例本發(fā)明可以以各種方式實施，并不局限于上述示例性實施方案。例如，可以對上面的示例性實施方案進行如下的修改。
在上面的示例性實施方案中，提供了將本發(fā)明應用于熱輥定影型定影裝置的實例，但本發(fā)明并不限于該應用。例如，本發(fā)明也適用于熱帶定影型定影裝置等，其中隔著耐熱性薄帶對調色劑圖像加熱而將調色劑定影在記錄介質上。在這種情況中，通過用其中分散有碳化硅的PFA樹脂被覆由聚酰亞胺等構成的環(huán)帶的表面而形成定影部件。所述帶在多個輥的張力的作用下被拉緊，加壓輥(加壓部件)隔著所述帶而壓在所述多個輥中的一個輥上，形成接觸區(qū)。隨著使用熱源對帶進行加熱，該帶被循環(huán)驅動，由此使承載未定影的調色劑圖像的紙進入接觸區(qū)。使進入接觸區(qū)的調色劑熔融，并對所述調色劑加壓，以將調色劑定影在紙上。采用這種構成也可以獲得與上面的示例性實施方案相同的效果。
在上面的示例性實施方案中，提供了將本發(fā)明應用于電子照相成像設備的一個實例，但本發(fā)明適用于各種設備，只要它是采用靜電記錄法或靜電印刷法等的成像設備即可，其中將形成在記錄介質上的調色劑圖像加熱熔融，并且通過對該調色劑圖像施加壓力而使該調色劑圖像定影在記錄介質上。
為舉例和說明的目的，已經提供了上述對本發(fā)明的示例性實施方案的說明。它的目的并不是要窮舉本發(fā)明，或將本發(fā)明限定為所公開的確切形式。顯然，許多變型和變化對于本領域熟練從業(yè)者而言是顯而易見的。選擇并描述這些示例性實施方案是為了更好地說明本發(fā)明的原理和其實際應用，從而使得本領域其它熟練技術人員能夠理解本發(fā)明的各種實施方案和適于特定預期用途的各種變型。本發(fā)明的范圍由下列權利要求及其等效物限定。
權利要求
1.一種定影部件，所述定影部件包括芯材；和被覆所述芯材的被覆層，所述被覆層中分散有平均粒徑在約1μm以下的用于賦予耐磨耗性的添加劑。
2.如權利要求1所述的定影部件，其中所述用于賦予耐磨耗性的添加劑以約3重量％～約20重量％的含量分散在所述被覆層中。
3.如權利要求1所述的定影部件，其中所述用于賦予耐磨耗性的添加劑是碳化硅。
4.如權利要求1所述的定影部件，其中所述被覆層通過進行濕式涂布而形成在所述芯材的表面上。
5.一種定影裝置，所述定影裝置包括具有芯材和被覆所述芯材的被覆層的定影部件，所述被覆層中分散有平均粒徑在約1μm以下的用于賦予耐磨耗性的添加劑；加熱所述定影部件的熱源；和隔著所述被覆層壓在所述定影部件上的加壓部件。
6.一種成像設備，所述成像設備包括在記錄介質上形成調色劑圖像的圖像輸出單元；傳送所述記錄介質的傳送單元，所述記錄介質上具有通過所述圖像輸出單元而形成的所述調色劑圖像；和將由所述傳送單元傳送的所述記錄介質上的所述調色劑圖像定影的定影裝置，所述定影裝置包括具有芯材和被覆所述芯材的被覆層的定影部件，所述被覆層中分散有平均粒徑在約1μm以下的用于賦予耐磨耗性的添加劑；加熱所述定影部件的熱源；和隔著所述被覆層壓在所述定影部件上的加壓部件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種定影裝置、用于該定影裝置的定影部件和成像設備，其中所述定影部件包括芯材；以及被覆所述芯材的被覆層，所述被覆層中分散有平均粒徑在約1μm以下的用于賦予耐磨耗性的添加劑。
文檔編號G03G15/20GK101075121SQ20071000135
公開日2007年11月21日 申請日期2007年1月10日 優(yōu)先權日2006年5月19日
發(fā)明者井上徹, 柿島彩, 栗田篤實 申請人:富士施樂株式會社