環形金屬帶、電子照相用環形帶、定影裝置及電子照相圖像形成設備的製作方法

2023-05-18 12:02:41

專利名稱：環形金屬帶、電子照相用環形帶、定影裝置及電子照相圖像形成設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及環形金屬帶、電子照相用環形帶、定影裝置以及電子照相圖像形成設 備。
背景技術：
在電子照相圖像形成設備中，環形帶用於定影裝置，藉助於該定影裝置通過加熱和加壓對已經轉印到諸如紙張等記錄介質的表面的未定影調色劑圖像進行定影。作為這樣的環形帶，已知如下的電子照相用環形帶，該電子照相用環形帶利用由例如不鏽鋼、鎳、 鋁或銅等熱傳導性和強度優異的金屬製成的環形金屬帶作為基層。在電子照相圖像形成設備中，使用多個輥轉動地驅動用於這樣的定影裝置的電子照相用環形帶(該電子照相用環形帶在下文中被稱為「定影帯」)。在這種情況下，當定影帶轉動吋，在定影帶中可能產生使定影帶在其推進方向上跑偏(rim aside)的力(該カ在下文中也被稱為「跑偏移動力」)。 為了控制由於這樣的力所引起的這種定影帶跑偏，提出了設置對定影帶在寬度方向上的跑偏進行控制的構件，或者設置使用定影帶跑偏檢測構件來檢測跑偏以便校正這種跑偏的機構。在這種情況下，定影帶的端面與上述端部區域控制構件或檢測構件接觸。此時，在定影帶的端面不期望地產生裂紋。因此，在專利文獻1中，提出了設置潤滑脂材料或者固體潤滑層，以便提高金屬帶端面與端部區域控制構件之間的滑動性。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本特開2004-144833號公報

發明內容
發明要解決的問題本發明人已經對上述專利文獻1中公開的發明進行了研究。結果發現，雖然提高了端部區域控制構件的潤滑性並且提高了滑動性，但是由於定影帶的反覆彎曲以及定影帶與端部區域控制構件摩擦，定影帶可能產生裂紋。因此，本發明人已經認識到，為了使圖像形成設備更高速化並且更高耐久化，重要的是，更加可靠地防止定影帶的端部產生裂紋。本發明旨在提供如下一種電子照相用環形帶即使在電子照相用環形帶被反覆彎曲或與端部區域控制構件摩擦吋，電子照相用環形帶也能防止在端部產生裂紋。另外，本發明旨在提供能夠使得定影裝置和圖像形成設備在耐久性方面更加提高的電子照相用環形帯。此外，本發明_在提供耐久性已經被更加提高的定影裝置和電子照相圖像形成設備。用於解決問題的方案根據本發明的ー個方面，提供一種環形金屬帯，該環形金屬帶具有由該環形金屬帶的外表面邊緣和內表面邊緣圍成的端部區域，其中，所述端部區域具有沿所述外表面邊緣和所述內表面邊緣延伸的脊。
根據本發明的另一方面，提供ー種包括上述環形金屬帶和調色劑脫模層的電子照相用環形帯。根據本發明的再一方面，提供一種定影裝置，該定影裝置包括加熱構件和與所述加熱構件相對地布置的加壓構件，其中，所述加熱構件和所述加壓構件中的至少一方包括上述電子照相用環形帶，並且所述定影裝置還包括端部區域控制構件，所述端部區域控制構件被布置成使得能夠與所述環形金屬帶的所述端部區域的所述脊接觸。根據本發明的又一方面，提供ー種包括上述電子照相用定影裝置的電子照相圖像形成設備。發明的效果根據本發明，環形金屬帶在該環形金屬帶的由於彎曲而可能產生小的內部應カ的脊處與端部區域控制構件接觸。因此，能夠防止產生裂紋以及防止進ー步開裂，從而提高了耐久性。


圖1是示出根據本發明的定影帶的層構造的示例的示意圖。圖2A是示出金屬帶的ー個側端如何與端部區域控制構件接觸的圖。圖2A是示出傳統的金屬帶的ー個側端如何與端部區域控制構件接觸的圖。圖2B也是示出金屬帶的ー個側端如何與端部區域控制構件接觸的圖。圖2B是示出根據本發明的金屬帶的ー個側端如何與端部區域控制構件接觸的圖。圖3是示出作用於金屬帶端面的內部應カ的圖表。圖4A是示出本發明中的金屬帶的端面形狀的示例的圖。圖4B是示出本發明中的金屬帶的端面形狀的另ー示例的圖。圖4C是示出本發明中的金屬帶的端面形狀的再一示例的圖。圖5是利用根據本發明的金屬帶1的定影裝置的示意性結構圖。圖6是示出加熱定影系統的圖像加熱單元的構造的示例的示意圖。圖7是定影帶端部控制部分的細節圖。圖8是示出實施例1中的金屬帶的端面的圖。圖9是示出金屬帶切割部件的示意圖。圖10是示出比較例1中的金屬帶的端面的圖。
具體實施例方式下面參照附圖詳細地說明根據本發明的環形金屬帶。根據本發明的環形金屬帶是具有由外表面邊緣和內表面邊緣圍成的端部區域的環形金屬帯，並且端部區域具有沿環形金屬帶的外表面邊緣和內表面邊緣延伸的脊。圖2A是傳統的環形金屬帶1的一個側端與端部區域控制構件4接觸的部分的放大截面圖。圖2B是根據本發明的環形金屬帶1的一個側端與端部區域控制構件4接觸的部分的放大截面圖。端部區域控制構件4在這裡是指對環形金屬帶的朝向該端部區域控制構件4的一個端部的任何跑偏進行控制的構件，例如凸緣或輥等。在環形金屬帶1中在其推進方向上產生「跑偏移動力」。因此，環形金屬帶以在被彎曲的狀態下與端部區域控制構件接觸的方式轉動。這使得環形金屬帶1受到來自端部區域控制構件4的滑動阻力。由於環形金屬帶1在定影輥隙部(fixing nip portion)處彎曲，所以在環形金屬帶1中還產生內部應力。圖3是示出當使環形金屬帶1彎曲時內部應カ在該環形金屬帶的厚度方向上如何作用於環形金屬帶1的圖表。如圖3所示，在環形金屬帶的外周側產生拉伸應力，而在環形金屬帶的內周側產生壓縮應力。此外，內部應カ在環形金屬帶的厚度方向上的中央及中央附近最小。從環形金屬帶的厚度方向上的中央及中央附近越朝向環形金屬帶的外周，以及從環形金屬帶的厚度方向上的中央及中央附近越朝向環形金屬帶的內周，內部應カ變得越大。因此，在環形金屬帶的外表面邊緣處拉伸應力最大，在環形金屬帶的內表面邊緣處壓縮應カ最大。傳統地，為了去除任何的毛刺和裂紋，已經對已切割的環形金屬帶的端面進行了砂磨。因此，如圖2A所示，由環形金屬帶的外表面邊緣5和內表面邊緣6圍成的端部區域 21是平坦的。在該情況下，環形金屬帶的端面與端部區域控制構件4進行面接觸，由此，環形金屬帶的端面在帶的由於彎曲而可能產生大的內部應カ的外表面邊緣5和內表面邊緣6 處受到來自端部區域控制構件4的滑動阻力。因此，由於環形金屬帶1被反覆彎曲並且與端部區域控制構件4摩擦，所以環形金屬帶1趨於在環形金屬帶1的已經具有最大內部應力的外表面邊緣5和內表面邊緣6處產生裂紋。另ー方面，如圖2B所示，在環形金屬帶1的端面的形狀、即由環形金屬帶的外表面邊緣5和內表面邊緣6圍成的端部區域21的形狀形成為具有脊23的情況中，環形金屬帶在該環形金屬帶的脊處與端部區域控制構件4接觸。這裡，「脊」是指在環形金屬帶的外表面邊緣與內表面邊緣之間不間斷地連續並且在帶的寬度方向上朝向外側的凸起(hill) (隆起部)。於是，該脊具有彼此抵消的拉伸應力和壓縮應力，使得內部應カ小。此外，環形金屬帶的作為導致大的內部應カ的部分的外表面邊緣5和內表面邊緣6不會受到來自端部區域控制構件4的任何滑動阻力。因此，在環形金屬帶的端面與端部區域控制構件接觸吋， 環形金屬帶能夠很好地防止在其端部處產生裂紋。這使得能夠在利用例如定影帶7的圖像形成設備中實現高速化及高耐久化，該定影帶7的環形金屬帶在其端部處具有在環形金屬帶的外表面邊緣和內表面邊緣之間延伸的脊。圖4A至圖4C示出根據本發明的環形金屬帶的三個示例。更具體地，各環形金屬帶1在由帶的外表面邊緣5和內表面邊緣6圍成的區域41處具有不同形狀的脊43。圖1是利用根據本發明的環形金屬帶的定影帶(電子照相用環形帶)7的截面圖； 該截面圖是在與加壓輥相面對的那側的部分處在寬度方向上的截面圖。定影帶7是基本上由根據本發明的環形金屬帶1、彈性層2和調色劑脫模層(toner releasing layer)3構成的層疊構件。環形金屬帶1包含耐熱性和熱傳導性優異的不鏽鋼(SUS)，或鎳、鋁、銅或這些金屬的任意合金等。優選地，環形金屬帶1的總厚度可以為20 μ m以上至200 μ m以下。可以設置彈性層2或者可以不必設置彈性層2。通過設置彈性層2，在定影輥隙部可以覆蓋將要被加熱的調色劑圖像，以確保此處的熱傳導，並且還可以補充環形金屬帶1 的回覆カ以緩解由於環形金屬帶的轉動和彎曲所引起的任何疲勞。此外，通過設置彈性層 2，可以提高定影帶脫模層的表面與未定影的調色劑圖像的表面的緊密接觸，以使得能夠獲得高效的熱傳導。設有彈性層2的定影帶7尤其適於未定影調色劑量大的彩色調色劑圖像的加熱定影。彈性層2可以由不受任何特別限制的任何材料製成。可以選擇耐熱性和熱傳導性良好的材料。優選地，彈性層2可以包含從矽橡膠(silicone riAber)、氟橡膠(fluorine rubber)和氟矽橡膠(fluoro silicone rubber)中選擇的至少一方，特別優選矽橡膠。下面示出形成彈性層2的材料的具體示例。這些示例為它們是聚ニ甲基矽氧烷、聚甲基三氟
丙基矽氧烷、聚甲基乙烯基矽氧烷、聚三氟丙基乙烯基矽氧烷、聚甲基苯基矽氧烷、聚苯基乙烯基矽氧烷和這些聚矽氧烷的任意的共聚物等。彈性層可任選地引入有ニ氧化矽、碳酸鈣、石英粉、矽酸鋯、粘土(矽酸鋁)、滑石 (水合矽酸鎂)、礬土(氧化鋁)或氧化鐵紅(氧化鐵)等。彈性層2的厚度優選可以為IOym以上至1000 μ m以下，更優選為50 μ m以上至 500 μ m以下，因為這樣可以獲得良好的定影圖像品質。在列印彩色圖像、特別是列印電子照相圖像時，在記錄介質P上跨越大面積形成實心圖像(solid image) 0在這種情況下，除非加熱面(脫模層幻能夠跟隨記錄介質的凹凸或調色劑層的凹凸，否則可能發生加熱不均勻，從而導致傳熱量高的區域與傳熱量低的區域之間的圖像的光澤不均勻。也就是說，在傳熱量高的區域光澤度高，而在傳熱量低的區域光澤度低。如果彈性層2的厚度太薄，則在ー 些情況下加熱面不能跟隨記錄介質或調色劑層的任何凹凸表面輪廓，從而導致圖像的光澤不均勻。另ー方面，如果彈性層2的厚度太厚，則彈性層2的耐熱性可能太高並且熱容量可能太大，從而導致難以實現快速起動。彈性層2的硬度(JIS K 6301)可以優選為3°以上至60°以下，更優選為5°以上至45°以下，因為這樣能夠充分地防止發生圖像光澤不均勻，並且能夠獲得良好的定影圖像品質。彈性層2的熱傳導率λ優選可以為3. SXlO—HW/m.K)以上至8. 4X 10—1 (W/m ·Κ) 以下。這樣的彈性層2可以通過下面的(a)至(d)所示的方法中的任一方法來形成。(a)藉助於諸如刮塗法(blade coating)等對金屬層1塗布諸如液態矽橡膠等材料然後進行加熱固化的方法；(b)將諸如液態矽橡膠等材料注入到模具中然後進行硫化固化的方法；(c)對材料進行擠出成形然後進行硫化固化的方法；(d)對材料進行注射成型然後進行硫化固化的方法。調色劑脫模層3用材料示例如下。它們是諸如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)等的氟樹脂、矽酮樹脂、氟矽橡膠、氟橡膠和矽橡膠。特別地，PFA是優選的，這是因為調色劑等不能容易地附著至調色劑脫模層。調色劑脫模層可任選地引入有諸如炭黑或氧化錫等的導電劑。作為標準，調色劑脫模層3可具有1 μ m以上至100 μ m以下的厚度。這樣的調色劑脫模層3可以通過公知的方法形成。例如，在氟樹脂類型材料的情況下，可以通過如下方法來形成調色劑脫模層3 在環形金屬帶1或彈性層2上塗布通過分散氟樹脂粉末而製備的塗料，隨後進行乾燥或烘焙；或者，在環形金屬帶1或彈性層2上覆蓋事先製成管狀的膜，然後將環形金屬帶1或彈性層2與膜接合。在橡膠類型材料的情況下，可以通過如下方法形成調色劑脫模層將液態材料注入到模具中，隨後進行硫化固化；對材料進行擠出成形，然後進行硫化固化；或者，對材料進行注射成形，然後進行硫化固化。圖5是在定影帶中使用了根據本發明的環形金屬帶的電子照相圖像形成設備用的定影裝置的軸線方向上的截面圖。加熱器(加熱構件)8是在其基板中使用了氧化鋁或氮化鋁的陶瓷加熱器等。熱絕緣支柱(stay)保持件9將加熱器8保持在該保持件的底面側，定影帶7的左、右兩端被裝配於熱絕緣支柱保持件9，並且在該定影帶7的每ー側均設有端部區域控制構件4，該端部區域控制構件4能夠與定影帶的各端面脊部接觸。端部區域控制構件4是控制電子照相用環形帶在行進期間在電子照相用環形帶的寬度方向上的任何跑偏的構件。該端部區域控制構件4具有外側接收模(outer receiving die)，該外側接收模的各側均具有以一體地向外突出的形狀設置的彈簧座如和以一體地向內突出的形狀設置的不完全圓環狀保護部4b。附圖標記10表示用作加壓構件的耐熱性弾性加壓輥。加壓輥10主要由芯軸11和彈性層2構成，該加壓輥10以能轉動的方式被芯軸11的兩個端部處的軸承保持在裝置的機架(未示出)的左、右側板之間。附圖標記12表示被固定至加壓輥芯軸的一端側的加壓輥轉動驅動齒輪。定影帶7布置於加壓輥10的上側，並且以加熱器8側朝下的狀態與加壓輥10相対。於是，通過藉助於各加壓彈簧13以給定的壓カ壓下左、右兩側的各端部區域控制構件4的各彈簧座如而將定影帶7 維持為與加壓輥10均勻地壓力接觸。因此，以將定影帶7保持在加熱器8的底面和加壓輥 10的頂面之間的方式使加熱器8的底面與加壓輥10的頂面壓力接觸，從而在定影帶7和加壓輥10之間以給定的寬度形成定影輥隙區N。由於例如部件精度的任何離散以及陶瓷加熱器14的長度方向上的任何不均勻的溫度分布，定影帶7在被轉動地驅動時受到在該定影帶7的推進方向上的跑偏移動力，從而定影帶7沿向左方向和向右方向中的任一方向移動。為了控制推進方向上的這種跑偏，必需將裝置設置成以定影帶7的端面抵靠諸如凸緣等端部區域控制構件行進這樣的狀態來控制跑偏。端部區域控制構件4是用於這種目的的控制構件。這裡，即使定影帶7隨著加壓輥10的轉動而轉動並且在推進方向上已跑偏，這樣的跑偏也被控制為使得定影帶7的左側端面的脊或右側端面的脊可以與端部區域控制構件4的內壁面接觸。於是，帶的內部應力大的外表面邊緣5和內表面邊緣6不與端部區域控制構件4接觸，因此外表面邊緣5和內表面邊緣6不會受到來自端部區域控制構件4的任何滑動阻力。結果，能夠更好地防止定影帶7的端部產生裂紋。示例(實施例1)在圖8中示出實施例1中所使用的定影帶7。定影帶7基本上由環形金屬帶1以及層疊地設置於該環形金屬帶1上的彈性層2和調色劑脫模層3構成。環形金屬帶1由不鏽鋼(SUS)製成，並且該環形金屬帶1的內徑為24mm、壁厚為30 μ m、長度為MOmm。如圖8 所示，通過切割部件將環形金屬帶的各端面加工成在帶的外表面邊緣5和內表面邊緣6之間具有脊的形狀，並且各端面被製成為在壁厚的中央位置處沿長度方向的高度H為10 μ m 的隆起形狀。作為用於此目的的切割部件，參照圖9進行說明。用保持機構(未示出)在環形金屬帶1的內側固定地保持環形金屬帶1。保持機構被設定為能轉動，並且該保持機構具有環形刀、即內切割刀具18。在環形金屬帶1的外周方向的ー側，保持機構還具有轉動的環形刀、即外切割刀具19。這些成對的轉動的環形刀、即內切割刀具18和外切割刀具
719以該兩個刀具的刀面(內切割刀面20和外切割刀面21)的側面能彼此接觸的方式被布置成在兩個刀具之間留有非常小的間隙，此外，外切割刀具被布置成相對於內切割刀具成傾斜角22。操作這些成對設置的轉動的環形刀，以切割環形金屬帶1。經由塗覆裝置(primer)在環形金屬帶1上分別層疊作為彈性層2的300 μ m厚的矽橡膠層(可從GE Toshiba Silicone Co.，Ltd得到)以及作為調色劑脫模層3的20 μ m 厚的PFA管(可從Gimze Sangyo, Inc.得到)，以製造具有圖8所示的截面的定影帯。準備兩個這種定影帶7，並且將這兩個定影帶7用於下面的運行(耐久性)測試。具體地說，將定影帶7置於圖6所示的圖像加熱定影裝置中，以執行運行測試。在圖6中，附圖標記15表示帶引導構件，附圖標記16表示滑動板，附圖標記17表示加壓用剛性支柱，字母t表示調色劑。在運行測試中，在定影時將陶瓷加熱器14的溫度設成180°C。 藉助來自陶瓷加熱器的熱和施加至輥隙N的壓カ將未定影的調色劑圖像定影至記錄介質 P。以每兩頁連續定影間隔1秒的間歇模式進行定影，並且計數各定影帶產生裂紋或斷裂時紙張的數量。各定影帶的運行測試結果示出在表1中。(比較例1)在圖10中示出比較例1中所使用的定影帶7。通過圖9所示的切割部件以與實施例1相同的方式來加工環形金屬帶的各端面，然後用砂紙(#600)砂磨各端面以使各端面具有平面形狀。在該比較例中，除了使環形金屬帶的各端面的形狀平坦之外，以與實施例1相同的方式製造兩個定影帯，並且執行與實施例1相同的運行測試。各定影帶的運行測試結果示出在表1中。表 權利要求
1.一種環形金屬帯，其具有由該環形金屬帶的外表面邊緣和內表面邊緣圍成的端部區域，其中，所述端部區域具有沿所述外表面邊緣和所述內表面邊緣延伸的脊。
2.一種電子照相用環形帯，其包括權利要求1所述的環形金屬帯；以及調色劑脫模層。
3.一種電子照相用定影裝置，其包括加熱構件和與所述加熱構件相對地布置的加壓構件，其中，所述加熱構件和所述加壓構件中的至少一方包括權利要求2所述的電子照相用環形帯，並且所述定影裝置還包括端部區域控制構件，所述端部區域控制構件被布置成使得能夠與所述環形金屬帶的所述端部區域的所述脊接觸。
4.一種電子照相圖像形成設備，其包括權利要求3所述的電子照相用定影裝置。
全文摘要
提供如下一種電子照相用環形金屬帶，其防止由於反覆彎曲和與所接觸的構件摩擦而產生裂紋及防止進一步開裂並且提高了耐久性。金屬帶的各端面的形狀被形成為在金屬帶的外表面邊緣和內表面邊緣之間具有脊。因此，在與接觸帶的構件摩擦的部分處，金屬帶與由於彎曲而可能產生小的內部應力的部分接觸。
文檔編號G03G15/20GK102576206SQ201080043920
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月22日 優先權日2009年9月30日
發明者馬場祐介 申請人:佳能株式會社