成像设备和用在该成像设备中的带的制作方法

专利名称：成像设备和用在该成像设备中的带的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于成像设备的中间转印带，它将一图像转印到转印材料上以形成一图像，或者涉及一种转印材料运载带。
参照图5，该成像设备包括四个感光鼓100a、100b、100c和100d，它们分别被可旋转地驱动并且分别由充电装置101a、101b、101c和101d均匀充电，然后根据图像信息分别由曝光装置102a、102b、102c和102d进行扫描曝光，从而分别在其上形成静电潜像。
分别通过显影装置103a、103b、103c和103d将相应的静电潜像显影。该显影装置103a、103b、103c和103d分别装有黄色调色剂、品红色调色剂、青色调色剂和黑色调色剂。形成于感光鼓100a上的第一种颜色的静电图像由用于黄色的显影装置103进行显影，以显现成黄色调色剂图像。
将这样形成的黄色调色剂图像转印到转印材料P例如一张纸上，该转印材料通过由被施加以转印偏压的转印刮板107a进行的吸附作用而在环形转印带105和感光鼓103a相互接触的转印部分N1处承载在环形转印带105上。转印带105围绕着驱动辊106d和通过驱动辊106d的转动而被驱动的辊子106b、106c和106d延伸，并且在驱动辊106d的驱动作用下沿着箭头(沿着带105所示的)的方向转动(运动)。感光鼓100a在完成转印之后在通过清洁装置108a除去留在感光鼓100a的表面上的转印残余调色剂之后进行随后的成像过程。
同样，感光鼓100b通过充电装置101b进行充电，并且根据图像信息由曝光装置102b进行扫描曝光以在其上形成第二种颜色的静电潜像，该静电潜像被显影装置103b显影以形成品红色调色剂图像。该品红色调色剂图像以叠加的方式转印到已经被转印到由转印带105所吸附并承载的转印材料P上的黄色调色剂图像上。
同样针对青色和黑色的图像信息重复上述步骤，由此将青色调色剂图像和黑色调色剂图像以叠加的方式连续地转印到被吸附并且承载在转印带105上的转印材料P上。因此，在由转印带105吸附和承载的转印材料P上形成包括叠加的由黄色、品红色、青色和黑色四色调色剂图像的彩色图像。将其上被转印有(叠加的)四色调色剂图像的转印材料P与转印带105分开并且输送到定影装置109，通过该定影装置对这些四色调色剂图像进行加热和加压，以在转印纸P的表面上进行热定影，然后将该转印纸P排出到该成像设备的外面。
但是，在这种成像设备中，在张力下被可旋转地驱动的转印带(环形带)会伴随有以下两个问题。
第一个问题在于，由于转印带的永久变形而可能出现图像缺陷。
如图6所示，该转印带105绕着包括由驱动装置可旋转地驱动的驱动辊106d和用来施加张力以使该转印带围绕着这些辊延伸的张力辊106a在内的至少两个辊延伸。
在这些辊没有被驱动的状态下，如果持续地向该转印带施加张力，则如图7所示，在该转印带沿着其推力方向缠绕在这些辊子上的部分处会出现起伏蠕变(永久变形)C。在出现这些起伏的部分处，容易出现图像缺陷。由于该起伏会导致在转印夹持区处的阻力出现不均匀。如图8所示，在采用其上出现起伏的转印带的情况下，该转印带P没有被带105正确地吸附。另外，在转印刮板107a和转印带105的下侧之间形成有间隙。当如上所述地沿着推力方向形成有一些间隙时，则对形成有间隙的部分施加的电场小于在正确地形成有转印夹持区的其它部分处的电场，从而造成阻力不均匀。
第二个问题在于，由于局部施加的张力而可能造成带的断裂。从宏观角度上看，可以通过测量相应辊子在驱动时刻的扭矩来确定出施加在该带上的张力的大小。一般来说，与在以稳定的动作驱动辊子时相比，辊子的扭矩在驱动开始时具有最大值，从而可以说施加在该带上的张力在驱动开始时最大。为了防止带断裂，采用具有适当的弹性极限的材料作为该带的材料。
但是，难以在带延伸的平面上使施加在该带上的宏观张力均匀。这是由于该环形带在其材料方面的不均匀性或条延伸机构的对准的稍微偏差而造成的。带材料的不均匀性例如可以包括带的厚度不均匀性，导电填充剂的不均匀扩散以及在树脂结晶中的不均匀性。
带的厚度不均匀性导致在带延伸机构中的应力不均匀，该应力可能在局部上超过拉伸强度，从而造成永久变形，并且在最糟糕的情况下造成带的断裂。另外，填充剂的加入可以被认为是在存在该填充剂的地方存在分子结构缺陷，从而可能局部地降低该带的强度。因此，在导电填充剂没有均匀扩散的状态下，会存在在填充剂集中的位置上容易出现断裂的可能性。
此外，会局部地出现树脂的结晶过程，从而具有该不均匀性的材料在进行结晶的地方出现弹性能，由此与由于其原始的熵弹性而具有的高弹性极限相比，这会降低其弹性。因此，可能出现断裂。
另外，由于带延伸机构的对准偏差，还有可能出现应力不均匀的情况。该对准偏差沿着其推力方向促进了无缝带的偏压，并可以通过用肋条进行调节而得到抑制。但是，在这些肋条处于其与肋条导向件抵接的状态时，这些肋条向肋条导向件施加这样一个剪切应力，以挤压该肋条导向件，从而使带在它部分地移动到肋条导向件上的这种状态下被可旋转地驱动。因此，会产生由于在肋条和肋条导向件之间的摩擦而导致的不均匀的扭矩，由此导致在带延伸平面上张力不均匀的现象。
即使没有通过肋条导向件进行调节，该对准偏差也不能被忽略。在这种情况中，可以假设在带延伸平面上向带斜向地施加一大的张力，从而导致出现张力不均匀的因素。
由于这些因素而导致的应力不均匀在局部上产生大的应力。如果这种局部大应力超过拉伸断裂强度，则可能出现带的断裂。
顺便说一下，为了解决环形带的问题例如扭曲或变形，曾经提出过日本特许公开专利申请(JP-A)平10-207243和JP-A 11-167290，但是这些方案都不能提供充分的性能。
本发明的另一个目的在于提供一种采用了该带的成像设备。
根据本发明，提供了一种围绕着多个辊子延伸并且在其上承载有由成像部件形成的图像或其上转印有图像的转印材料的带，该带满足以下关系1.5≤ε断裂/εmax≤10，其中，εmax表示在将从按照JIS K7161测量出的应力-应变曲线获得的最大应力值施加在带上时的应变，而ε断裂表示在断裂点处的应变。
根据本发明，还提供了一种成像设备，它包括用于形成图像的成像装置；一条用来在其上承载图像或其上转印有图像的转印材料的带；以及所述带围绕着其延伸的多个辊子，其中，所述带满足以下关系1.5≤ε断裂/εmax≤10，其中，εmax为在将从按照JIS K7161测量出的应力-应变曲线获得的最大应力值施加在该带上时的应变，而ε断裂表示在断裂点处的应变。
通过结合附图地阅读对本发明优选实施例的以下说明，将更加了解本发明的这些和其它目的、特征和优点。
图2为显示出用在实施例1-4和之后出现的比较例1-3中的带的应力-应变曲线的图表。
图3显示出对实施例1-4和比较例1-3进行评估的结果。
图4为用来说明参数ε断裂/εmax的曲线图。
图5为传统成像设备的一个例子的示意性剖视图。
图6为用来说明带的变形的视图。
图7为用来说明带的起伏(变形)的视图。
图8为用来说明由于条带的起伏而导致的图像缺陷的视图。
根据本发明的环形带包括由树脂制成的基料和包含在该树脂中的导电填充剂。
用于基料的树脂可以包括例如树脂状材料，例如聚酰亚胺、聚酯、聚醚酮、尼龙(聚酰胺)、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯(PVDF)和氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)。
另一方面，导电填充剂的例子可以包括炭黑、金属(铝、镍、铜等)、这些金属的合金、金属氧化物(氧化锡、氧化锌等)以及无机氧化物(例如钛酸钾)。其中，炭黑可以是例如炉法炭黑、ketjen black(商标名)、槽法炭黑等。
另外，还可以将具有离子导电性的聚合物作为填充剂。例如，可以将(基于翠绿亚胺的)聚苯胺或聚噻吩与诸如碘的掺杂剂一起混入树脂中。此外，可以将离子电解质作为填充剂加入所述树脂中。离子电解质的例子可以包括硫氰酸钾和高氯酸钾。
根据本发明的环形带的厚度可以适当地根据其所期望的用途来确定，但是通常可以优选为20-500μm、尤其最好为50-130μm。本发明的环形带可以被用作中间转印带，用来暂时承载形成于载像构件上的调色剂图像，然后将该调色剂图像二次转印到转印材料P上。另外，本发明的环形带还可以被用作转印材料承载(输送)带，用来将转印材料P输送到将形成于载像构件上的调色剂图像转印到转印材料P上的转印区域上。
本发明的环形带是一种半导体带，并且可以安装在以下成像设备(例如全彩色复印机)中。该成像设备包括用于初次转印在载像构件上形成的调色剂图像的第一转印装置和用于二次转印被转印到中间转印构件上的调色剂图像的第二转印装置，并且还采用本发明的环形带作为中间转印构件，因此属于一种中间转印类型。该成像设备可以是一种设有作为转印材料运载带的本发明环形带的成像设备，该运载带用来将转印材料输送到将调色剂图像转印到转印材料上的转印区域。
本发明的成像设备并不具体局限于上述的成像设备。例如，作为该成像设备可以使用一种包括只装有单色调色剂的显影装置的普通单色成像设备，一种其中将承载在载像构件上的调色剂图像连续且反复地初次转印到中间转印构件上的彩色成像设备，或者一种包括多个设有用于相应颜色的显影装置并且在中间转印构件上串联地布置的载像构件的串列式彩色成像设备。
更具体地说，例如本发明的成像设备可以包括一个载像构件、用来给载像构件的表面均匀地充电的充电装置、用于使所述载像构件表面曝光以形成静电潜像的曝光装置、用于用显影剂使潜像显影以形成调色剂图像的显影装置、用于使调色剂图像定影在转印接收材料上的定影装置、用于除去附着在载像构件上的调色剂或污垢的清洁装置以及用来除去留在载像构件表面上的静电潜像的光学除电荷装置。该成像设备可以按要求以普通的方式设有这些装置。
作为载像构件，可以采用普通的已知载像构件。具体地说，对于其感光层而言，可以采用已知的材料，例如有机化合物或非晶硅。在载像构件为圆柱形的情况下，该载像构件可以通过挤压铝或铝合金并且在普通的生产过程中对该挤出件进行表面处理来制成。还可以采用带形载像构件。
对充电装置没有具体的限制。更具体地说，例如，作为充电装置，可以使用公知的充电装置，例如采用呈滚筒、刷子、薄膜、橡胶刮板等形式的导电或半导体构件的接触型充电器以及利用电晕放电的栅控电晕器或线式电晕器充电器。在这些充电装置中，考虑到其优良的电荷补偿能力，优选采用接触型充电器。该充电器通常向电摄影感光构件施加DC电流，但是可以在其上施加用AC电流偏压的DC电流。
曝光装置也没有特别限制。可以使用能够将电摄影感光构件的表面曝露到直接从用于半导体光、LED光、液晶光闸光等的光源发出的或通过多面镜发出的所要求的成像光的光学系统设备。
可以根据所期望的用途来适当地选择显影装置，并且可以包括例如已知的显影装置，其中通过利用刷子、辊等接触或不接触单组分型或双组分型显影剂来进行显影。
第一转印装置例如可以是已知的转印充电器，例如采用带、辊、薄膜、橡胶刮刀等的接触型转印充电器；利用电晕放电的栅控电晕器或线式电晕器转印充电器；并且可以优选转印电荷补偿能力优异的接触型转印充电器。在本发明中，可以与该转印充电器结合地使用例如剥离充电器(peeling charger)。
作为第二转印装置，可以使用针对上述第一转印充电装置列举出的充电装置，例如采用例如辊子的接触型转印充电器；栅控电晕器转印充电器，线式电晕器转印充电器。在这些充电装置中，与第一转印充电装置类似，优选采用接触型转印充电装置。当强力地挤压这种接触型转印充电装置例如转印辊时，可以使图像的转印状况保持在良好的状况中。另外，当在用于引导中间转印构件的辊的位置挤压这种转印辊时，可以以良好的状态从中间转印构件将调色剂图像转印到转印材料上。
光学除电荷装置可以例如是采用钨丝灯或LED的那些装置。用在光学除电荷过程中的光可以包括从例如钨丝灯发出的白光和从例如LED发出的红光。在光学除电荷过程中的照射光强度通常被设定为提供这样一个输出，即，该输出是用于提供电摄影感光构件的半衰减曝光灵敏度所需光量的几倍至大约30倍。
定影装置没有特别限制。该定影装置可以是已知的定影装置，例如热辊定影装置、烘烤定影装置或带式定影装置。
清洁装置也没有特别限制，但是可以是已知的清洁装置。
随后，将根据具体的实施例对本发明进行更详细地说明。(实施例1)通过采用聚酰亚胺作为基材并且采用其量为20wt％的炭黑作为包含在所述基材中的导电填充剂来制备环形带。(实施例2)通过采用聚碳酸酯(PC)作为基材并且采用其量为20wt％的炭黑作为包含在所述基材中的导电填充剂来制备环形带。(实施例3)通过采用用Si改性的聚碳酸酯(SiPC)作为基材并且采用炭黑作为包含在所述基材中的导电填充剂来制备无缝带。以6wt％的量将炭黑混合在所述SiPC中。用Si进行改性是用来改进该导电填充剂的扩散性能的处理。(实施例4)通过采用用Si改性的聚碳酸酯(SiPC)作为基材并且采用炭黑作为包含在所述基材中的导电填充剂来制备无缝带。以8wt％的量将炭黑混合在所述SiPC中。(比较例1)通过采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为基材并且以20wt％的量采用炭黑作为包含在所述基材中的导电填充剂来制备无缝带。(比较例2)通过采用聚偏二氟乙烯(PVDF)作为基材并且以16wt％的量采用炭黑作为包含在所述基材中的导电填充剂来制备无缝带。(比较例3)通过采用尼龙作为基材并且以20wt％的量采用炭黑作为包含在所述基材中的导电填充剂来制备无缝带。(评估)分别针对切下的试件对在实施例1-4和比较例1-3中制备出的环形(无缝)带进行应力-应变曲线(S-S曲线)测量，并且观察在于成像设备中重复进行常规成像操作的耐久性测试之后是否出现由于永久变形(蠕变)而导致的断裂或图像缺陷。
更具体地说，在包括滑动横梁达到速度为100mm/分钟、试件宽度为5mm、试件长度为100mm以及23℃和50％RH的环境的条件下，按照JIS K7161(测试方法)和JIS K7262(试件)通过采用台式材料试验机(“STA-1225由Orientec公司制造)进行S-S曲线的测量。将在实施例1-4和比较例1-3中制备的每个环形带(无缝带)安装在如下所述的成像设备中作为中间转印带，并且以不间断的模式在15×104张纸上进行成像。用眼睛观察是否存在断裂和/或永久变形。
在

图1中显示出用于进行评估的成像设备，该图为所述成像设备的示意性剖视图。
参照图1，该成像设备包括感光鼓1a-1d、充电装置2a-2d；曝光装置3a-3d；分别用于黄色、品红色、青色和黑色的显影装置4a-4d；围绕着多个辊8、21和22延伸的中间转印带5；以及用于分别将黄色、品红色、青色和黑色的显影图像转印到中间转印带5上的转印刮板7a-7d。以恒定的电流控制这些转印刮板7a-7d。
在图1中所示的采用电摄影方法的成像设备中，通过充电装置2a-2d将感光鼓1a-1d例如充上负电，并且使它们曝露在曝光装置3a-3d的光线下，由此在感光鼓1a-1d上形成静电潜像，然后通过显影装置4a-4d使这些静电潜像显影。通过转印充电装置(刮板)7a-7b将如此显影的相应的彩色调色剂图像接连地初次转印到中间转印带5上。然后，通过受到恒定电流控制的转印充电辊8将这些彩色调色剂图像二次转印到转印材料9上，随后将该转印材料输送给定影装置10，由此该图像在转印材料9上被定影并且形成为彩色图像。中间转印带5在成像之后由带式清洁装置6清洁。参考标号21表示一个张力辊，它通过采用一个未示出的弹簧向中间转印带5施加张力。即使在没有进行成像操作时，该张力也不会被除去。将7kgf的总压力作为张力施加到中间转印带5上。参考标号22为一个由转印充电辊8驱动的辊。
在图2和3中显示出这些评估的结果。
如图3所示，比较例1-3的带显示出由于带的永久变形而出现带的断裂或图像缺陷。其原因可以通过图2中所示的这些带的S-S曲线来解释。
更具体地说，发现呈现出由图2中的实线所表示的S-S曲线的比较例1的PET带完全没有任何延展性，因为它在其上施加有应力时产生基本上为线性的应变并且在应力达到屈服应力时断裂。可以想到，作为基材的PET被结晶，从而没有任何提供延展性的熵弹性，并且因此该PET带在所施加的应力达到屈服应力时断裂。
另一方面，比较例2的PDF带和比较例3的PA(尼龙)带具有非常大的延展性，从而该PVDF带和PA带直到被分别延伸了大约700mm和大约50mm时才断裂。从图2中所示的这些带的S-S曲线中可以想到，线性聚合物例如在它们的主链中没有任何侧链和相对较大的官能团例如苯环的尼龙和PVDF在分子内具有非常大的自由度，并且还允许它们的分子能够在外在电场的作用下重新排列，由此一旦产生蠕变，就产生大的变形。由带材料的永久变形造成的图像缺陷主要受变形程度的影响。因此可以想到，在采用尼龙和PVDF作为基材的带中将出现图像缺陷。
由于这些原因，可以料想到，能够实现本发明目的即防止由于带起伏而导致的图像缺陷以及防止带断裂的带需要具有“适当的延展性”，该延展性不可以过小，也不可以过大。
可采用如图3所示的参数“ε断裂/εmax”来表示该适当的延展性。这里，ε断裂表示当将应力施加在试件上时在断裂点处的应变。εmax表示在向试件施加从如图4所示的应力-应变(S-S)曲线中获得的最大应力值(拉伸强度TS)时的应变。
参数(ε断裂/εmax)显示出一个不小于1的数值。如果ε断裂/εmax为1，则所涉及的材料是没有产生变形就断裂的材料，即完全没有任何延展性的材料。另一方面，较大数值的ε断裂/εmax表示，所涉及的带产生了较大的变形。如图3所示，没有由于永久变形而产生的断裂或图像缺陷的带具有大约为4-6的ε断裂/εmax值。
比较例1的(结晶的)PET带具有为1.09的ε断裂/εmax值，它接近于1，由此发现用于该带的材料是一种不产生变形的材料。当采用不产生任何变形的材料的这种带在张力作用下被可旋转地驱动时，可以假设，由于在局部施加较大张力的地方应力的不均匀性而导致产生裂痕，并且在该带的进一步旋转驱动期间，该裂痕变大，从而导致断裂。因此，从即使在施加超过弹性极限的较大张力时也不会出现裂痕的角度看，该带需要具有不过小的延展性。
不太小的延展性其ε断裂/εmax值估计不小于1.5，优选不小于大约3。
另外，产生永久变形和图像缺陷的比较例2和3的带显示出为10.48和110的非常大的ε断裂/εmax值。采用具有大延展性的材料的这些带如上所述地由于在应力松弛的作用下产生的变形而产生图像缺陷。因此，该带也需要具有不过大的延展性，例如在ε断裂/εmax值方面不大于10，优选地不大于大约7。
因此，从图3的结果中可以看出，通过选择具有满足1.5≤ε断裂/εmax≤10这个关系的适当延展性的材料，可以提供一种作为成像设备的中间转印带或转印材料运载带的环行带，它不会由于带变形产生图像缺陷，也不会出现带断裂。(其它实施例)
本发明的成像设备并不局限于上述的全彩色复印机，而是可以以打印机或其它复印机的方式实施。
权利要求
1.一种带，用来围绕着多个辊子延伸并且在其上承载由成像装置形成的图像或其上转印有图像的转印材料，所述带满足以下关系1.5≤ε断裂/εmax≤10，其中，εmax表示在将从按照JIS K7161测量出的应力-应变曲线获得的最大应力值施加在所述带上时的应变，而ε断裂表示在断裂点处的应变。
2.如权利要求1所述的带，它包括由含有导电性赋予剂的树脂状材料制成的基材。
3.如权利要求2所述的带，其特征为，所述导电性赋予剂为炭黑。
4.如权利要求1所述的带，它具有不小于20μm且不大于500μm的厚度。
5.如权利要求1所述的带，它具有不小于50μm且不大于130μm的厚度。
6.如权利要求1所述的带，它是用来将承载在其上的图像转印到转印材料上的中间转印带。
7.如权利要求1所述的带，它是承载并且运送转印材料的转印材料运载带。
8.一种成像设备，包括用于形成图像的成像装置；一条用来在其上承载图像或其上转印有图像的转印材料的带；以及多个辊子，所述带围绕着这些辊子延伸，其特征为，所述带满足以下关系1.5≤ε断裂/εmax≤10，其中，εmax表示在将从按照JIS K7161测量出的应力-应变曲线获得的最大应力值施加在所述带上时的应变，而ε断裂表示在断裂点处的应变。
9.如权利要求8所述的设备，其特征为，所述带包括由含有导电性赋予剂的树脂状材料制成的基材。
10.如权利要求9所述的设备，其特征为，所述导电性赋予剂为炭黑。
11.如权利要求8所述的设备，其特征为，所述带具有不小于20μm且不大于500μm的厚度。
12.如权利要求8所述的设备，其特征为，所述带具有不小于50μm且不大于130μm的厚度。
13.如权利要求8所述的设备，其特征为，所述带是用来将其上承载的图像转印到转印材料上的中间转印带。
14.如权利要求8所述的设备，其特征为，所述带是承载并且运送转印材料的转印材料运载带。
全文摘要
本发明涉及一种带，用来围绕着多个辊子延伸并且在其上承载着由成像装置形成的图像或其上转印有图像的转印材料。该带满足以下关系1.5≤ε
文档编号G03G15/00GK1470955SQ0314777
公开日2004年1月28日 申请日期2003年6月24日 优先权日2002年6月24日
发明者斋藤诚 申请人:佳能株式会社