电子照相用构件、定影设备以及电子照相用带的制造方法与流程

本发明涉及电子照相用构件、定影构件、定影设备、图像形成设备，以及电子照相用带的制造方法。

背景技术：

如打印机、复印机和传真机等一些电子照相图像形成设备包括使用加热方式的定影设备。此类定影设备包括膜形式或辊形式的定影构件。在此类定影构件的已知构造中，定影构件包括基材、和设置在基材上的包含具有高调色剂脱模性的含氟树脂的表面层。基材由如耐热性树脂或金属等材料形成。必要时，由耐热性橡胶形成的弹性层设置在基材与表面层之间。

此处，表面层可以包含具有高耐热性的含氟树脂如四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(pfa)。

近来，随着打印速度的提高，定影构件已经需要较高的耐久性。特别是，由于定影构件的表面层与记录材料之间的接触，使得表面层容易通过记录材料而磨耗，在一些情况下导致定影构件的寿命缩短。为了处理表面层的磨耗，已经以各种方式研究了形成表面层的含氟树脂层的耐磨耗性的提高。

一种已知的技术是将非氟系添加剂(填料)添加至含氟树脂中以提高含氟树脂的强度。

日本专利申请特开no.2012-22110公开了通过将碳纤维添加至含氟树脂中而增强的含氟树脂。

日本专利申请特开no.2009-15137公开了通过添加与pfa类似的含氟填料来增强pfa的技术，具体地，通过制备pfa和聚(四氟乙烯)(ptfe)的复合材料来增强pfa的技术。

日本专利申请特开no.2010-155443公开了通过在含氟树脂的熔点以上的温度下煅烧如pfa和ptfe等含氟树脂的分散体或粉末，然后通过在含氟树脂的熔点以下的温度下用电子束照射使含氟树脂交联而增强的含氟树脂。

这些增强方法的使用可以提供具有比通过常规技术制备的那些更高的耐磨耗性的表面层用含氟树脂材料，由此可以提高定影构件的耐久性。

然而，本发明人的研究表明，上述常规技术仍具有以下问题。

在日本专利申请特开no.2012-22110中，因为将具有大的表面能的碳纤维添加至含氟树脂，所以可能损害含氟树脂的固有化学稳定性。此类具有损害的固有化学稳定性的树脂材料经常在通过包括由树脂材料形成的表面层的定影构件使调色剂图像定影期间引起偏移(off-setting)和分离不良。

在日本专利申请特开no.2009-15137中，因为填料为与pfa类似的含氟添加剂，所以填料不会损害含氟树脂的固有化学稳定性；然而，pfa与ptfe之间的弱键在一些情况下会容易引起如表面层的裂纹或填料的剥落等破裂，并且尽管表面层的耐磨耗性提高，但是在一些情况下降低表面层的耐久性。

如日本专利申请特开no.2010-155443中所公开，如果在含氟树脂的熔点以上的温度下煅烧形成在基材上或必要时弹性层上的含氟树脂分散体或粉末的层，则待使用的基材或弹性层应当在高温下具有耐热性。因此，日本专利申请特开no.2010-155443中公开的技术仅可以在此类限制的条件下使用。

本发明的一方面的目的是提供一种具有优异的耐久性的电子照相用构件。

本发明的另一方面的目的是提供一种能够提供具有高品质的电子照相图像的定影设备。

本发明的又一方面的目的是提供一种具有优异的耐久性的电子照相用带的制造方法。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，提供一种环形带状的电子照相用构件，其包括环形带状的基材和在基材的外周面上的表面层，

其中，表面层包含四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的电离性辐射线交联产物，

表面层通过电子束对设置在基材上的树脂层的照射而形成，所述树脂层包含四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物，

表面层在200℃的通用硬度hu为18n/mm²≤hu≤40n/mm²，和

当在树脂层中四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的沿与基材的圆周方向正交的方向的取向度定义为ri，和

在表面层中四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的交联产物的沿与基材的圆周方向正交的方向的取向度定义为rf时，

ri和rf满足由式(1)表示的关系：

ri×0.8≤rf≤ri(1)

其中ri由式(2)表示：

ri＝ar0/ar90(2)

其中，当在树脂层的红外光谱测量中沿与基材的圆周方向正交的方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640r0和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993r0时，

ar0由式(3)表示：

ar0＝abs640r0/abs993r0(3)

和当在树脂层的红外光谱测量中沿基材的圆周方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640r90和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993r90时，

ar90由式(4)表示：

ar90＝abs640r90/abs993r90(4)

和rf由式(5)表示：

rf＝as0/as90(5)

其中，当在表面层的红外光谱测量中沿与基材的圆周方向正交的方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640s0和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993s0时，

as0由式(6)表示：

as0＝abs640s0/abs993s0(6)，

和当在表面层的红外光谱测量中沿基材的圆周方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640s90和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993s90时，

as90由式(7)表示：

as90＝abs640s90/abs993s90(7)。

根据本发明的另一方面，提供一种用于使调色剂图像加热定影的定影设备，其包括加压构件和面向加压构件设置的定影构件，其中定影构件为上述电子照相用构件。

根据本发明的又一方面，提供一种电子照相用带的制造方法，所述电子照相用带包括环形带状的基材、和覆盖基材的外周面的表面层，所述方法包括：

(i)准备包含四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的树脂材料的圆筒挤出成形物，

(ii)用圆筒挤出成形物覆盖基材的外周面，和

(iii)在将覆盖基材的外周面的圆筒挤出成形物加热至四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的玻璃化转变温度(tg)以上且低于四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的熔点(tm)的温度的状态下，通过借助用电离性辐射线对圆筒挤出成形物的外表面的照射使圆筒挤出成形物中的四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物交联，来形成表面层，

其中，表面层在200℃下的通用硬度hu为18n/mm²≤hu≤40n/mm²，和

当在圆筒挤出成形物中四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的沿与基材的圆周方向正交的方向的取向度定义为ri，和

在步骤(iii)中形成的表面层中四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的交联产物的沿与基材的圆周方向正交的方向的取向度定义为rf时，

ri和rf满足由式(1)表示的关系：

ri×0.8≤rf≤ri(1)

其中ri由式(2)表示：

ri＝ar0/ar90(2)

其中，当在圆筒挤出成形物的红外光谱测量中沿与基材的圆周方向正交的方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640r0和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993r0时，

ar0由式(3)表示：

ar0＝abs640r0/abs993r0(3)

和当在圆筒挤出成形物的红外光谱测量中沿基材的圆周方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640r90和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993r90时，

ar90由式(4)表示：

ar90＝abs640r90/abs993r90(4)

和rf由式(5)表示：

rf＝as0/as90(5)

其中，当在表面层的红外光谱测量中沿与基材的圆周方向正交的方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640s0和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993s0时，

as0由式(6)表示：

as0＝abs640s0/abs993s0(6)

和当在表面层的红外光谱测量中沿基材的圆周方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640s90和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993s90时，

as90由式(7)表示：

as90＝abs640s90/abs993s90(7)。

参考附图从以下示例性实施方案的描述中，本发明的进一步特征将变得明显。

附图说明

图1为根据本发明的图像形成设备的一个实例的示意性截面图。

图2为根据本发明的定影设备的一个实例的示意性截面图。

图3a和图3b为根据本发明的定影构件的实例的示意性截面图。

图4为示出通过裁切打印用纸的端部形成的翘曲与和定影构件的表面层之间的接触部分的示意性平面图。

图5为示出通过定影构件和加压辊限定的定影辊隙在打印用纸输送至定影辊隙时的变形状态的示意图。

具体实施方式

现在将根据附图详细描述本发明的优选实施方案。

根据本发明的一方面的环形带状的电子照相用构件包括环形带状的基材和在基材的外周面上的表面层。

表面层包含作为用电离性辐射线照射四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(下文，称为"pfa")的结果的交联产物，即，电离性辐射线交联产物。

表面层通过电子束对设置在基材上的包含pfa的树脂层的照射而形成。

另外，表面层在200℃下的通用硬度hu为18n/mm²≤hu≤40n/mm²。

此外，当在树脂层中pfa的沿与基材的圆周方向正交的方向的取向度定义为ri，和表面层中pfa的沿与基材的圆周方向正交的方向的取向度定义为rf时，ri和rf满足由式(1)表示的关系：

ri×0.8≤rf≤ri(1)。

在式(1)中，ri由式(2)表示：

ri＝ar0/ar90(2)。

当在树脂层的红外光谱测量中沿与基材的圆周方向正交的方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640r0和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993r0时，式(2)中的ar0由式(3)表示：

ar0＝abs640r0/abs993r0(3)。

当在树脂层的红外光谱测量中沿基材的圆周方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640r90和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993r90时，式(2)中的ar90由式(4)表示：

ar90＝abs640r90/abs993r90(4)。

另外，在式(1)中，rf由式(5)表示：

rf＝as0/as90(5)。

当在表面层的红外光谱测量中沿与基材的圆周方向正交的方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640s0和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993s0时，式(5)中的as0由式(6)表示：

as0＝abs640s0/abs993s0(6)。

当在表面层的红外光谱测量中沿基材的圆周方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640s90和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993s90时，式(5)中的as90由式(7)表示：

as90＝abs640s90/abs993s90(7)。

在红外吸收光谱中，在640cm^-1处观察到归因于构成pfa的主链的cf2键的弯曲振动的吸收峰。

另外，在993cm^-1处观察到归因于pfa的侧链部分的结构(例如，-ocf2cf2cf3)的吸收峰。此处，因为640cm^-1处的吸收峰归因于pfa分子的主链，所以峰的强度根据pfa分子的取向而变化。与此相对，因为993cm^-1处的吸收峰归因于pfa分子的侧链部分，所以峰的强度不受pfa分子的取向影响。

因此，在其中pfa分子取向的膜中pfa分子的取向度可以如下测定。

首先，通过将640cm^-1处的吸收强度除以993cm^-1处的吸收强度获得的值定义为a0，其中640cm^-1和993cm^-1处的吸收强度通过用pfa分子的取向方向与红外线的方向一致来测量。

下一步中，首先，将通过将640cm^-1处的吸收强度除以993cm^-1处的吸收强度获得的值定义为a90，其中640cm^-1和993cm^-1处的吸收强度通过用与pfa分子的取向方向正交的方向与红外线的方向一致来测量。

通过将a0除以a90获得的值，即，a0/a90相当于在膜中pfa分子的取向度。

根据式(1)的ri与rf之间的关系表示：在通过如电子束等电离性辐射线使pfa交联之前在树脂层中pfa分子的取向在包含通过电离性辐射线的交联的pfa的表面层中维持。

关于树脂层和通过电离性辐射线对树脂层的照射形成的表面层的机械强度，ri优选为1.5以上且2.5以下。

设置有具有此物理性质的表面层的电子照相用构件具有有高耐久性的表面层使得即使长时间使用后也防止表面层的刮伤或损坏。此外，此类表面层可以提高表面层对记录材料的追随性，从而降低定影图像的不均匀光泽的产生。

表面层可以直接设置在基材上以与基材接触，或者可以在基材与表面层之间设置如弹性层等一层以上的不同的层。

电子照相用构件的形式的实例包括作为环形带状的电子照相用构件的电子照相用带。电子照相用带的表面层的外表面对应于电子照相用构件的外周面。

根据本发明一方面的电子照相用带的制造方法包括以下步骤：

(a)准备包含pfa的树脂材料的圆筒挤出成形物；

(b)用圆筒挤出成形物覆盖环形带状的基材的外周面；和

(c)在将覆盖基材的圆筒挤出成形物加热至pfa的玻璃化转变温度(tg)以上且低于pfa的熔点(tm)的温度的状态下，通过借助用电离性辐射线对圆筒挤出成形物的外表面的照射使圆筒挤出成形物中的pfa交联，来形成表面层。

当在圆筒挤出成形物中四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的沿与基材的圆周方向正交的方向的取向度定义为ri，和在表面层中四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物的交联产物的沿与基材的圆周方向正交的方向的取向度定义为rf时，ri和rf满足由式(1)表示的关系：

ri×0.8≤rf≤ri(1)。

在式(1)中，ri由式(2)表示：

ri＝ar0/ar90(2)。

当在圆筒挤出成形物的红外光谱测量中沿与基材的圆周方向正交的方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640r0和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993r0时，ar0由式(3)表示：

ar0＝abs640r0/abs993r0(3)。

当在圆筒挤出成形物的红外光谱测量中沿基材的圆周方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640r90和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993r90时，ar90由式(4)表示：

ar90＝abs640r90/abs993r90(4)。

另外，式(1)中的rf由式(5)表示：

rf＝as0/as90(5)。

当在表面层的红外光谱测量中沿与基材的圆周方向正交的方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640s0和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993s0时，as0由式(6)表示：

as0＝abs640s0/abs993s0(6)。

当在表面层的红外光谱测量中沿基材的圆周方向的偏振光谱中，640cm^-1处的吸收峰值定义为abs640s90和993cm^-1处的吸收峰值定义为abs993s90时，as90由式(7)表示：

as90＝abs640s90/abs993s90(7)。

在步骤(b)中，基材的外周面用圆筒挤出成形物覆盖，使得环形带状基材的横向方向与圆筒挤出成形物的挤出方向相一致。

必要时，在用圆筒挤出成形物覆盖之前，可以添加在基材的外周面上设置弹性层并且用圆筒挤出成形物覆盖弹性层的步骤。

包含pfa的树脂材料中的树脂组分包括交联性pfa。除了树脂组分以外，树脂材料还可以包含各种添加剂。可以使用包含pfa的任意的树脂材料只要可以获得本发明的目标电子照相用构件即可。使用的树脂材料可以选自商购可得的含pfa材料或已知的含pfa材料。

基材可以由根据作为定影构件使用时的机械强度和操作性而选择的材料来形成。金属材料可以用作基材用的材料。

根据本发明的电子照相用构件可以用作用于使调色剂图像加热定影的定影构件。在用作定影构件时，表面层起到定影表面层的功能。该定影构件可以用作调色剂图像定影设备和包括调色剂图像定影设备的图像形成设备的部件。定影设备和图像形成设备可以使用包括包含交联pfa的表面层的电子照相用构件作为定影构件来制造，以发挥具有高耐久性的加热定影功能。

现在将参照附图描述根据本发明的实施方案。

图1为沿作为记录材料的打印纸张的输送方向获取的、且示出作为根据本发明的定影设备的一个实施方案安装至其中的图像形成设备的彩色电子照相打印机的构造的示意性截面图。

在本实施方案中，彩色电子照相打印机简称为“打印机”。

图1中示出的打印机1包括黄色(y)、品红色(m)、青色(c)和黑色(bk)各颜色的图像形成单元10。作为电子照相感光构件的感光鼓11通过充电器12预先带电。随后，通过激光扫描器13在感光鼓11上形成潜像。通过显影单元14使潜像形成为调色剂图像。例如，通过一次转印刮板17使感光鼓11上的调色剂图像依次转印至作为图像承载体的中间转印带31上。在转印后，感光鼓11上的残余调色剂通过清洁器15来除去。结果，清洁了感光鼓11的表面，从而为下一个图像形成过程做准备。

打印纸张p从供纸盒20或多张供纸托盘(multi-sheetfeedtray)25逐一供给至一对定位辊23。该对定位辊23一旦接收到打印纸p，并且如果打印纸p倾斜则将打印纸p调直。该对定位辊23与中间转印带31上的调色剂图像同步地将打印纸p供给至环形中间转印带31与二次转印辊35之间。通过转印构件如二次转印辊35使中间转印带31上的各颜色的调色剂图像转印至打印纸p上。随后，通过用定影设备40加热并加压打印纸p使转印至打印纸p上的调色剂图像在打印纸p上定影。转印单元包括辊34、中间转印带31和二次转印辊35。通过使转印带31和打印纸p通过由辊34和二次转印辊35限定的辊隙使转印带上的调色剂图像转印至打印纸p上。

现在将描述根据本实施方案的定影设备。

图2为定影设备40的示意性截面图。该定影设备为膜加热方式的定影设备(无张力型)。

其中示出的定影设备包括定影构件41、加热器43、加压辊44、接触式热敏电阻45和加热器保持器46。在这些构件中，定影构件41、加热器43和加压辊44是必需的构件。

各种加热器可以用作加热器43；用于本实施方案的加热器43为陶瓷加热器(下文，称为加热器)。

加热器43的基本构造包括长度方向为与图垂直的方向的细长薄板状的陶瓷基材，和设置在基材的表面上的通电加热电阻器层。加热器43为通过加热电阻器层的通电急剧且快速提高整体温度的低热容量加热器。加热器构成为根据打印纸的纵向宽度来改变通电区域。

定影构件41包括环形圆筒状(环状)旋转体，并且作为传导热的加热定影构件具有耐热性。将定影构件41松散地且外部地安装至包括加热器43的支撑构件。

在本实施方案中，使用的定影构件41为作为根据本发明的电子照相用构件的一种形式的电子照相用带。根据本实施方案的电子照相用带具有图3a或图3b示出的结构。图3a中示出的电子照相用带具有其中圆筒状基材41b的外周面被覆有表面层41a的两层复合结构，而图3b中示出的电子照相用带具有包括图3a的结构中示出的两层和额外的弹性层41c的三层复合结构。

表面层41a可以具有可以实现目的定影功能的任意厚度。所述厚度可以选自100μm以下、优选10μm-70μm的范围。

为了提高如在表面层中的快速启动性(quickstartingproperties)，基材41b还可以由厚度为100μm以下、优选20μm以上且50μm以下的具有高热导性的耐热性材料形成。使用的基材用材料例如，可以为由如不锈钢(sus)或镍等金属材料制成的金属膜。

弹性层41c可以由厚度为1000μm以下、优选500μm以下的橡胶材料形成以减小热容量从而提高快速启动性。其实例包括硅橡胶和氟橡胶。

加压辊44作为加压构件具有耐热性和弹性。加压辊44可以包括芯轴、和由如硅橡胶和氟橡胶等耐热橡胶或硅橡胶的发泡体形成的弹性层。加压辊44以芯轴的两端部通过轴承而旋转支承的状态设置在加热定影设备内。定影构件41和加热器43设置在加压辊44上侧使得与加压辊44的长度方向平行。

加压辊44通过未示出的加压构件压向加热器43以按压加热器43的下表面使得依靠包括在加压辊44中的弹性层的弹性介由定影构件41而抵接加压辊44的上表面，从而形成作为加热部的具有预定宽度的定影辊隙。

加压辊44通过未示出的驱动单元沿由箭头表示的逆时针方向以预定的旋转圆周速度旋转驱动。通过加压辊44的旋转驱动在加压辊44与定影构件41之间的定影辊隙中产生的压接摩擦力产生作用于定影构件41的旋转力。结果，在定影构件41紧密接触加热器43的下表面且在加热器43的下表面上滑动的同时，定影构件41沿由箭头表示的顺时针方向从动旋转。包括加热器43的支撑构件还是定影构件41的旋转引导构件。

将加压辊44旋转驱动。在该旋转的情况下，定影构件41沿箭头方向从动旋转。使加热器43通电以将加热器43的温度迅速升高至预定温度。结果，激活加热器以具有控制的温度。在该控温状态下，具有未定影调色剂图像t1的打印纸p被引入至定影构件41与加压辊44之间的定影辊隙。在定影辊隙内，打印纸p的调色剂图像承载面与定影构件41的外表面紧密接触，并且用定影构件41通过定影辊隙承载和输送。在该承载和输送过程中，通过借助加热器43加热的定影构件41的热来加热打印纸p，从而对打印纸p上的未定影调色剂图像t1加热并加压，由此熔融并且定影在打印纸p上以形成定影调色剂图像t2。通过定影辊隙的打印纸p与定影构件41的表面自剥离(self-strip)，并且输送并排出。

通过加热器43加热的定影构件41的温度通过热敏电阻(接触式温度计)来测量，并且测量结果传送至未示出的温度控制单元。加热器保持器46保持加热至高温的加热器43。

现在将描述关于定影构件41的表面层的耐久性的项目。

[通过打印纸的边缘刮擦表面层的机理的描述]

将参照图4描述在打印纸向定影设备输送期间，由打印纸张的端部刮擦定影构件的表面层的机理。

图4为通过裁切打印纸p的端部形成的翘曲(下文，称为纸毛刺)与定影构件41的表面层41a(其与加压辊44形成辊隙)之间的接触部分的示意性平面图。在图4中，未示出加压辊44。打印纸p通过借助裁切器将大尺寸的纸裁切成期望的尺寸而制得。在该裁切过程中，在打印纸p的边缘产生纸毛刺。打印纸p的边缘在负载w下压入表面层41a从而使表面层41a的表面变形。刮擦表面层41a的表面的变形部。即，在纸毛刺部发生磨耗(下文，称为划痕)。

由于一种滑动部件与另一种滑动部件之间的磨耗而刮擦被磨耗的一种滑动部件的速度由式(a)表示：

δv＝k·l·(w/h)(a)

δv：磨耗体积

k：系数

l：磨耗距离

w：负载

h：硬度

通常，表面层的硬度低于打印纸的硬度；因此，具有较低硬度的表面层41a在按压负载w的施加下变形。变形量通过表面层41a的硬度来求得。变形量为w/h，其中表面层41a的硬度为h，和通过打印纸的按压负载为w。

如果此类变形的表面层41a由打印纸磨耗了磨耗距离l，则通过表面层的磨耗除去的体积由变形量和磨耗距离之积来表示。结果，获得由式(a)表示的关系；磨耗体积δv与磨耗距离和负载成正比，并且与硬度成反比。

磨耗体积δv由式(b)表示：

δv＝δx·δy·δz(b)

δv：磨耗体积

δx：磨耗宽度

δy：磨耗长度

δz：磨耗深度

通过表面层的磨耗产生的缺陷的实例包括通过调色剂侵入磨耗划痕部而产生的偏移。磨耗深度δz显著影响该偏移的产生。每单位宽度和单位长度的磨耗深度δz通常使用式(c)来处理，并且与实际偏移水平相比较：

δz＝k·l·(w/h)(c)

δz：磨耗深度

k：系数

l：磨耗距离

w：负载

h：硬度

因此，δz的值应当降低以防止偏移并延长定影构件的寿命。

[通过打印纸的边缘使表面层破裂的机理的描述]

现在将参照图5描述在连续向定影设备输送打印纸张期间定影构件的表面层破裂的机理。

图5为示出当打印纸p输送至通过定影构件41和加压辊44限定的定影辊隙中时的变形状态的示意性截面图。

发现打印纸p侵入图5中由虚线包围的部分以使表面层41a变形，由此沿拉伸方向对表面层施加应力。如果相对于此时产生的拉伸变形表面层41a的屈服应力充分大，则不产生塑性变形。出于该原因，表面层41a不太可能破裂。如果相对于产生的拉伸变形表面层的屈服应力小，则通过输送的打印纸p产生塑性变形，并且积累的塑性变形导致定影构件的表面层41a的破裂。

进行了研究的本发明人已经确认：屈服应力与破裂寿命具有强的关联，并且得出的结论是定影表面层的屈服应力和破裂具有非常强的关系。

本发明中用于形成表面层的材料为包含pfa作为树脂组分的树脂材料。通过借助在特定条件下用电离性辐射线对树脂材料的挤出成形体的照射而交联，来形成表面层。

现在将描述根据本实施方案的电子照相用带的制造方法。

[包括用电离性辐射线照射的表面层的制备方法]

根据本实施方案的方法包括以下步骤(i)和(ii)：

(i)第一步骤：用作为通过挤出而成形为圆筒形状的圆筒挤出成形物的pfa管覆盖环形带状的基材的外周面；和

(ii)第二步骤：在将工件加热至pfa的玻璃化转变温度(tg)以上且低于熔点(tm)、优选比熔点(tm)低40℃(tm-40℃)的温度的状态下，用电离性辐射线照射覆盖基材的外周面的pfa管的外表面。在第一步骤中，基材的外周面用圆筒挤出成形物覆盖使得pfa管的挤出方向与和基材的圆周方向正交的方向相一致。

在第二步骤中用电离性辐射线的照射导致pfa管中的pfa形成由结构式(1)表示的部分结构：

结构式(1)

如结构式(2)所表示，未交联pfa具有直链状主链，并且在由-o-r¹表示的侧链部分中仅具有一种支化结构，其中r¹表示全氟烷基；和在结构式(2)中，r¹为全氟丙基：

结构式(2)

如上所述，用电离性辐射线照射加热至熔点附近的温度的未交联pfa；然后，切断pfa的链以引起交联，从而新形成由结构式(1)表示的具有支化结构的交联结构。

在该新形成的由结构式(1)表示的部分结构中，结合至与叔碳原子相邻的碳原子的氟原子在¹⁹f-nmr谱图中在-103ppm附近具有峰。因此，在pfa中由结构式(1)表示的部分结构的存在可以通过在¹⁹f-nmr谱图中在-103ppm附近新峰(交联点峰)的出现来确认，由此可以判别交联结构的有无。在250℃的温度下使用六氟苯作为外部参照标准物测定峰值。

pfa树脂材料、挤出成形方法和用电离性辐射线照射的条件可以设定为使得提供满足上述物理性质(1)和(2)的表面层。结果，表面层的耐久性可以提高以防止表面层的刮伤和损坏。此外，在表面层按压在记录材料上期间表面层的追随性可以提高，以减少定影图像的不均匀光泽的产生。

现在将详细描述各步骤。

(第一步骤)

首先，准备pfa管。可以通过将包含pfa作为树脂组分的pfa树脂材料挤出成形为圆筒状来制备pfa管。

可以使用pfa树脂材料的任意的挤出成形方法，只要可以获得具有目标物理性质和形状的pfa管即可。

此处，作为用作本发明中表面层的主材料的含氟树脂的pfa具有与聚四氟乙烯(ptfe)同等的耐热性和比ptfe低的熔融粘度。出于该原因，pfa具有高加工性和平滑性。

在下一步中，圆筒状基材的外周面用通过挤出成形制备的未交联pfa管来覆盖。在该操作时，用圆筒挤出成形物覆盖基材使得pfa管的挤出方向与和基材的圆周方向正交的方向相一致。可以使用用pfa管覆盖基材的外周面的任意方法，只要可以达到目标覆盖状态即可。

另外，对于pfa管，pfa分子相对于挤出方向的取向度ri优选为1.5以上且2.5以下。

(第二步骤)

尽管pfa的熔点(tm)根据全氟烷基乙烯基醚的聚合比、和pfa的聚合度稍微变化，但是pfa的熔点(tm)通常在300℃至310℃的范围内。

许多包含pfa的含氟树脂为通过在常温下用电离性辐射线的照射仅经历分解反应的分解型树脂。与此相对，如果将这些含氟树脂加热至它们的熔点附近的温度，然后用电离性辐射线照射，则不是分解反应而是交联反应作为主反应发生从而引起链的交联，由此提高耐磨耗性。该现象在ptfe中是特别已知的。

本发明人的研究已经表明，将pfa加热至pfa的玻璃化转变温度以上的温度而不是熔点附近的温度，将充分引起交联反应从而提高耐磨耗性。对于具有刚性和几乎直链的分子结构的ptfe的交联，ptfe的晶体应当将通过加热至熔点附近而熔融，并且以链容易移动的状态用电离性辐射线照射。然而，不像ptfe，因为pfa具有归因于侧链的柔软的非晶部分，所以非晶部分可以在玻璃化转变温度(tg)以上的温度下柔软地移动。出于该原因，认为pfa可以通过在玻璃化转变温度(tg)以上的温度下用电离性辐射线的照射而交联。因此，在后述第二步骤，即，用电离性辐射线照射未交联pfa的步骤中，在用电离性辐射线照射期间未交联pfa的温度为pfa的玻璃化转变温度(tg)以上。

与此相对，在控制为未交联pfa的熔点(tm)以上的未交联pfa的温度下，pfa的分解反应占主导地位。

此处，玻璃化转变温度(tg)定义为使用动态粘弹仪(dma)在10hz的频率和5℃/min的加热速度下测量的tanδ的拐点峰。

因此，将覆盖基材的外周面的pfa管加热至pfa的玻璃化转变温度(tg)以上且低于熔点(tm)的温度。

低于熔点的温度可以为比熔点(tm)低40℃的温度(tm-40℃)以下的温度。

用电离性辐射线照射加热至上述温度的pfa管的外表面，以在pfa管中包含的pfa中形成由结构式(1)表示的部分结构。

电离性辐射线的实例包括γ射线、电子束、x-射线、中子射线或高能离子。在这些电离性辐射线中，从设备的通用性的观点，可以使用电子束。

电离性辐射线的标准照射剂量在1～1000kgy、特别是200～600kgy的范围内。在未交联pfa中形成由结构式(1)表示的交联结构所需的照射剂量可以适当地选自上述范围。设定在该范围内的照射剂量可以减少由作为pfa的链的切断结果生成的低分子量组分的挥发引起的pfa的重量降低。

用电离性辐射线的照射可以在低氧气氛、特别是实质上不具有氧的气氛下进行。具体的气氛可以为氧浓度为1000ppm以下的气氛。用电离性辐射线的照射可以在真空中进行，或者在如氮气或氩气等惰性气体的气氛下进行，只要氧浓度为1000ppm以下即可。考虑到成本，可以使用氮气氛。

根据本发明，可以提供一种电子照相用构件，其不产生通过填料的添加引起的如偏移等缺陷，具有高构件加工性，可以降低由记录材料引起的构件磨耗以延长构件的寿命，并且可以用作定影构件。

根据本发明，可以提供一种包括所述电子照相用构件的用于使调色剂图像加热定影的定影构件，和包括所述定影构件的定影设备和图像形成设备。

实施例

现在将通过实施例和比较例的方式更详细描述本发明。

(实施例1-3和比较例1-3)

制备作为具有图3a所示的结构的电子照相用带的一种形式的定影构件。

(第一步骤)

用于表面层41a的形成，厚度为10μm的未交联pfa管通过pfa树脂组合物350-j(由dupont-mitsuifluorochemicalscompany,ltd.制造；玻璃化转变温度(tg)：80℃)的挤出成形来制备。使用的基材41b由具有长度为350mm、厚度为30μm和直径为25mm的圆筒形状的镍金属膜形成。

使用具有环形状的涂布头将液体硅橡胶混合物(商品名：se1819cv，由dowcorningtorayco.,ltd.制造)作为粘接剂施涂至基材41b的外周面上，从而形成粘接剂涂膜。基材41b的具有粘接剂涂膜的外周面用未交联pfa管覆盖以形成表面层41a。

在该实施例中，使用的pfa管的施加方法为扩张法。扩张法通过以下步骤来进行：

(i)从pfa管的外周面侧真空抽吸pfa管以使pfa管的内径扩张为比圆筒状基材的外径大。

(ii)在该状态下，将圆筒状基材掺入pfa管中。

(iii)在插入后，解除真空抽吸以使pfa管的内径减小直到pfa管的内壁与具有用于将pfa管粘接至基材的粘接剂涂膜的基材的外周面紧密接触。

在真空抽吸期间，将pfa管沿圆周方向的扩张控制在塑性变形区域以下。该控制可以提高解除真空抽吸后与圆筒状基材的密合性。

(第二步骤)

将通过第一步骤制备的包括圆筒状基材和覆盖基材的外周面的未交联pfa管的圆筒状构件放置在氧浓度为1000ppm以下的加热炉中。将未交联pfa管的温度控制为150℃至320℃的预定温度(实施例1：150℃，实施例2：270℃)。

在上述处理中在低氧气氛下加热至预定温度的未交联pfa管的外表面用电子束以200kgy的照射剂量来照射以使pfa管中的pfa交联，形成表面层。由此制备定影构件。

为了确认通过第二步骤形成的表面层中的pfa的分子中形成了由结构式(1)表示的部分结构，切割出表面层的一部分并且通过¹⁹f-nmr分析所得表面层的片。分析结果表明在-103ppm附近出现了新峰。

现在将描述pfa树脂的评价方法和结果。

(pfa树脂的屈服应力的测量)

使用竖直振动型动态粘弹仪rheogel-e4000(由ubmk.k.制造)，由在200℃下沿pfa管的成形方向(挤出方向)拉伸变形时的应力-应变(s-s)曲线测量屈服应力。从pfa管中取出的试样的厚度为10μm至20μm。

(取向的测量方法)

在该实施例中，对电离性辐射线照射之前的pfa管和通过电离性辐射线对pfa管的照射获得的表面层进行通过显微-透射法的偏振ft-ir测量。

从pfa管或表面层中切出的长度为30mm、宽度为30mm和厚度为20mm的试样用于该测量。

具体地，在测量时，使用如ft-ir(商品名：ftir8900；由shimadzucorporation制造)通过透射法进行偏振测定。将红外偏振片(商品名：gridpolarizergpr-8000；由shimadzucorporation制造)放置在测量试样与ft-ir的光接收部之间。

在测量从pfa管中获得的测量试样的取向时，以与pfa管的圆周方向正交的方向与红外线偏振片的偏振狭缝的方向垂直的方式将测量试样设置在ft-ir的试样保持器内。然后，在将红外线偏振片的角度设定为0度的情况下测量空白之后，以4cm^-1的分辨率和64的累积次数进行透射测量。在下一步中，在将红外线偏振片的角度设定为90度的情况下测量空白之后，在相同的条件下进行透射测量。

另外，在测量从表面层中获得的测量试样的取向时，以与表面层的圆周方向正交的方向与红外线偏振片的偏振狭缝的方向垂直的方式将测量试样放置在ft-ir的试样保持器内。然后，在将红外线偏振片的角度设定为0度的情况下测量空白之后，以4cm^-1的分辨率和64的累积次数进行透射测量。在下一步中，在将红外线偏振片的角度设定为90度的情况下测量空白之后，在相同的条件下进行透射测量。

(通用硬度hu的测量)

从定影构件的表面层中切割出的试样(30mm×30mm的正方形的试验片)用于硬度的测量。使用显微硬度测试计(商品名：hm500；由helmutfischergmbh制造)测量硬度。使用的压头为vickers型压头。将试样放置在200℃的温度下的不锈钢试验台上，并且在1μm的压痕深度下使用s-s曲线来测量硬度。

[实施例1和2与比较例1和2的表面层的比较]

用于定影构件的制备的未交联pfa管的ri的值和实施例1和2以及比较例1中形成的表面层的rf的值如下：

未交联pfa管：ri＝2

实施例1中的表面层：rf＝2

实施例2中的表面层：rf＝2

比较例1中的表面层：rf＝1

总之，用于定影构件的制备的未交联pfa管的ri值和实施例1和2中的表面层的rf值满足由式(1)表示的关系。

在下一步骤中，将实施例1和2中的定影构件的表面层与比较例1和2中的定影构件的表面层进行屈服应力和硬度的比较。

在比较例1中，除了以将在用于实施例1的pfa树脂(350-j)的熔点(tm：310℃)以上的温度、具体地320℃下加热pfa树脂的状态进行用电子束的照射以外，以与实施例1相同的方式制备定影构件。在比较例2中，除了不进行用电子束的照射以外，以与实施例1相同的方式制备定影构件。

实施例1和2以及比较例1和2中用电子束照射的条件和如硬度(通用硬度hu)和屈服应力等机械性质总结在表1中。

表1

首先，比较硬度。

用电子束照射的pfa具有比未用电子束照射的pfa更高的硬度。通过¹⁹f-nmr的分析确认了这些树脂中生成了由结构式(1)表示的交联部分，并且通过树脂的交联而提高了表面层的硬度。

下一步，比较屈服应力。

确认了在实施例1和2中描述的在150至270℃的温度范围内用电子束照射的pfa中，管的沿成形方向的屈服应力与未用电子束照射的管(比较例2)基本上保持相同。

相反，在pfa的熔点以上的温度下用电子束照射的表面层中的pfa(比较例1)中，屈服应力比未用电子束照射的表面层中的pfa低。

因为定影构件中的表面层的分子在成形期间沿挤出方向取向，表面层沿挤出方向具有高的机械强度。出于该原因，比较例2中的表面层具有高屈服应力。

在其中将表面层加热至熔点以上的温度下的比较例1中，表面层中包含的pfa一度完全熔融；结果，通过成形产生的取向毁坏，并且树脂失去其高屈服应力。由于该原因，认为比较例1中的屈服应力比未用电子束照射的pfa低。

与此相对，在实施例1和2中，通过在低于pfa的熔融温度的温度下用电子束的照射而进行pfa的交联。认为出于该原因，在保持pfa的高屈服应力的同时硬度提高。

如上所述，在实施例1和2中描述的条件下进行的用电子束的照射能够维持pfa管的高屈服应力，由此制备具有高硬度的表面层。

(定影表面层的刮擦耐久寿命和破裂耐久寿命的比较实验)

图2中示出的定影设备用于该实验。在实验中，控制条件使得总压力为320n，加压辊的旋转速度为200mm/s，和定影构件的与打印纸接触的外周温度为150℃。使用的打印纸为片状cs-814(由nipponpaperindustriesco.,ltd.制造)。打印纸具有约25μm的纸毛刺。

定影表面层的寿命通过直到“破裂寿命”和“刮擦寿命”之一发生时的张数的比较来测定，其中定影表面层破裂前打印的张数称为“破裂寿命”，和偏移产生前打印的张数称为“刮擦寿命”。

结果总结如下。

表2

首先，比较刮擦寿命。

在实施例1和2中描述的条件下用电子束照射的表面层中，刮擦寿命比未用电子束照射的表面层显著延长。这是因为在上述产生刮擦的机理中，硬度的提高降低了磨耗深度的增加。

由此，确认了作为实施例1和2中描述的通过在150至270℃的温度范围内用电子束的照射而交联的结果，表面层具有比未用电子束照射的表面层更高的硬度和更长的刮擦寿命。

下一步，检测破裂寿命。在比较例1中，表面层在刮擦寿命之前达到破裂寿命。这可能是因为在pfa的熔点以上的温度下用电子束照射表面层降低硬度和屈服应力，导致在刮擦产生之前表面层破裂。

这些结果表明，在实施例1和2中描述的条件下用电子束照射表面层可以提高刮擦寿命并延长破裂寿命。

由此，通过实施例1和2中描述的技术而提供具有高柔软性和加工性且包含交联的pfa的表面层，从而减少沿定影设备的插入方向由具有纸毛刺的打印纸的边缘导致的表面层的刮伤和破裂，从而延长表面层的寿命。

[实施例2和3以及比较例3中的定影构件的寿命的比较]

在下一步骤中，比较实施例2和3以及比较例3的图像品质。

在实施例3和比较例3中，除了加热温度和电子束的剂量如表3所示来改变以外，以与实施例2相同的方式制备圆筒状定影构件。

用于定影构件的制备的未交联pfa管的ri值和实施例3和比较例3中形成的表面层的rf值如下：

未交联pfa管：ri＝2

实施例3中的表面层：rf＝2

比较例3中的表面层：rf＝2

一般地，表面层的较高的硬度降低表面层对打印纸的追随性(接触面积)，这可能引起调色剂图像的光泽和浓度不均匀的产生。

比较调色剂图像的光泽不均匀。

调色剂图像的光泽不均匀使用图2所示的定影设备来评价。在评价时，控制条件使得总压力为320n，加压辊的旋转速度为200mm/s，和定影构件的与打印纸接触的区域的外周温度为150℃。使用的打印纸为片状cs-814(由nipponpaperindustriesco.,ltd.制造)，并且使调色剂量为1.2mg/cm²的图像定影。根据以下基准评价定影图像的关于光泽不均匀的品质：

评价基准

等级a：定影图像的光泽不均匀与参照水平相同，其中使用比较例2中的定影构件形成的定影图像的光泽不均匀的水平定义为容许参照水平。

等级b：定影图像的光泽不均匀劣于参照水平，其中使用比较例2中的定影构件形成的定影图像的光泽不均匀的水平定义为容许参照水平。

比较定影表面层的条件，并且光泽不均匀的评价结果如下：

表3

打印纸(cs-814)的硬度通过与表面层相同的方法来测量；硬度为40n/mm²。一般地，打印纸的通用硬度为40n/mm²。因此，确认了如果表面层的硬度高于打印纸的硬度，则图像品质降低。由此，硬度为40n/mm²以下的表面层提供与常规的相当的图像品质。

(实施例4)

在实施例4中，除了如图3b所示，在表面层41a与基材层41b之间设置弹性层41c以外，以与实施例1相同的方式制备圆筒状定影构件。

使用橡胶硬度为10度(jis-a)、导热率为1.3w/m·k和厚度为300μm的硅橡胶形成弹性层41c以降低热容量，从而提高快速启动性。

一般地，设置在基材与表面层之间的弹性层可以控制熔融调色剂的铺展，从而提供更适用于打印纸的光泽度的图像品质。

因此，弹性层41c的设置防止表面层由打印纸的边缘导致的刮擦，并且进一步提高了图像品质。

虽然参考示例性实施方案已描述了本发明，但应理解本发明并不局限于公开的示例性实施方案。权利要求书的范围符合最宽泛的解释以涵盖所有此类改进以及等同的结构和功能。