本发明涉及在利用电子照相方式的图像形成装置的定影器中使用的定影装置。
背景技术：
利用电子照相方式的图像形成装置(例如，复印机、打印机)的定影器将移动的片材上的带电调色剂对片材加压而定影。因此，定影器具有一对辊(定影辊和加压辊)或者定影带和加压辊。在具有定影带和加压辊的类型的定影器中，在片材经过定影带与加压辊之间的辊隙期间，调色剂被定影在片材上(专利文献1)。在该类型中，定影带被定影辊或定影垫朝向加压辊按压，通过加热调色剂而使其熔融。定影带被加热装置再加热，具有较高的温度。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-136412号公报。
技术实现要素：
发明要解决的问题
在使用定影器时，优选在片材经过辊隙的期间，调色剂像不会过多或不足地定影在片材上。但是，由于产生静电，有时会有多余的调色剂被吸附在片材上，有时相反地调色剂会从片材上被弹出。这种现象被称为静电偏移((electrostaticoffset)，引起对要形成的图像的干扰。
作为抑制静电偏移的对策，例如，如专利文献1所记载的那样，进行了尝试。
对于将通过带正电而附着在片材上的调色剂定影到片材上的定影装置，希望进一步有效地抑制静电偏移。
因此，本发明提供一种能够有效地抑制静电偏移、使带正电的调色剂像定影到片材上的定影装置。
用于解决问题的手段
本发明的一个方式涉及的定影装置，为筒状，其一边旋转一边与形成有带正电的调色剂像的片材接触，使所述调色剂像定影到所述片材上，所述定影装置具有：金属制的筒状的基材；橡胶层，覆盖在所述基材的外周；粘接层，覆盖在所述橡胶层的外周；以及表层，覆盖在所述粘接层的外周，为树脂制。所述表层的表面带电到-1kv，从带电结束时刻起经过120秒后的电荷衰减量δv为零，所述定影装置的厚度方向上的每单位面积的静电电容c为3.30pf/cm2以下。
在该方式中，通过使定影装置的厚度方向上的每单位面积的静电电容c充分小，能够抑制表层的表面的带电，能够有效地抑制静电偏移。
本发明的另一方式涉及的定影装置，为筒状，其一边旋转一边与形成有带正电的调色剂像的片材接触，使所述调色剂像定影到所述片材上，所述定影装置具有金属制的筒状的基材；橡胶层，覆盖在所述基材的外周；粘接层，覆盖在所述橡胶层的外周；以及表层，覆盖在所述粘接层的外周，为树脂制，所述表层的表面带电到-1kv，从带电结束时刻经过120秒后的电荷衰减量δv大于零，所述定影装置的厚度方向上的每单位面积的静电电容c相对于值δv/t的比ct/δv为3.13×109pf/vμm以下，值δv/t为将所述电荷衰减量δv除以所述定影装置的厚度t而得的值。
在该方式中，由于电荷衰减量δv在大到某种程度、静电电容c小到某种程度，因此能够抑制表层的表面的带电，有效地抑制静电偏移。
附图说明
图1是示出包括本发明的实施方式所涉及的定影装置的定影器的一例的概略截面图；
图2是示出包括实施方式所涉及的定影装置的定影器的另一示例的概略截面图。
图3是实施方式所涉及的定影装置的一部分的截面图；
图4是示出制造实施方式所涉及的定影装置的工序的概略图；
图5是示出图4的工序之后的工序的概略图；
图6是示出图5的工序之后的工序的概略图；
图7是示出图6的工序之后的工序的概略图；
图8是示出图7的工序之后的工序的概略图；
图9是示出图8的工序之后的工序的概略图；
图10是示出图9的工序之后的工序的概略图；
图11a是示出定影装置的各种样品的介绍的表；
图11b是示出定影装置的各种样品的介绍的表；
图12是示出测量实施方式所涉及的定影装置的厚度方向上的静电电容的方式的概略图；
图13是示出测量实施方式所涉及的定影装置的表层中的电荷衰减量的方式的概略图；
图14是示出各样品的电特性的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明所涉及的实施方式进行说明。附图的比例并不一定准确，某些特征有时被夸大或省略。
利用电子照相方式的图像形成装置在作为被运送的记录介质的纸张片材上形成由调色剂构成的图像(调色剂像)。图像形成装置的详细情况未图示，但图像形成装置具有感光鼓、配置在感光鼓周围的带电器、曝光器、显影器、转印器以及定影器。在该实施方式中，通过使调色剂带正电，调色剂附着到片材上，该片材被运送到定影器。
如图1所示，定影装置具有可移动的定影带(定影装置)1和可旋转的加压辊2。在片材s经过定影带1和加压辊2之间的辊隙的期间，调色剂t被定影到片材s上。定影带1和加压辊2对片材s上的调色剂t加压。定影带1通过对调色剂t加热而使其熔融。
加压辊2具有芯材3、覆盖芯材3的外周的弹性层4以及覆盖弹性层4的外周的离型层5。
芯材3是硬质圆棒。芯材3的材料没有限定，例如可以是铁、铝等金属或树脂材料。芯材3可以是中空的，也可以是实心的。
弹性层4是遍及芯材3的外周面的整周而固定的圆筒，由海绵形成。
离型层5是遍及弹性层4的外周面的整周而固定的薄层，使得加压辊2容易从定影到片材p上的调色剂t分离。图1示出了在片材p的一个面上形成调色剂像的情形，但也希望注意到：在调色剂t被定影到片材p的一个面上之后，调色剂t有时也会被定影到片材p的另一个面上。在该情况下，可以使调色剂t在辊隙中与加压辊2接触。
离型层5由容易与调色剂t分离的合成树脂材料形成。离型层5的材料优选为氟树脂。这样的氟树脂例如为全氟烷氧基树脂(pfa)、聚四氟乙烯(ptfe)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(fep)或四氟乙烯-乙烯共聚物(etfe)。
定影带1是圆筒，换个角度来看，也可以认为是具有厚度薄的圆筒壁体的辊。在定影带1的内部配置有树脂制的定影垫6。定影垫6将定影带1按压到加压辊2上，以适当地维持定影带1与加压辊2之间的辊隙的宽度。在辊隙处，定影带1与加压辊2由于彼此按压而稍微变形。
在定影带1的附近配置有加热装置7。加热装置7对在辊隙处被加压辊2吸收了热量而被冷却的定影带1进行再加热。在图1的例子中，加热装置7具有公知的电磁感应加热装置7a和磁场吸收部件7b，电磁感应加热装置7a配置在定影带1的外侧，磁场吸收部件7b配置在定影带1的内侧。
然而，加热装置的类型不限于图1的示例。例如，如图2所示，作为加热装置，也可以使用配置在定影带1内部的卤素加热器8等发热源。
在图1和图2的例子中，使用了定影垫6，但也可以在定影带1的内部配置可旋转的定影辊来代替定影垫6。
如图3所示，定影带1具有基材11、滑动层12、底涂层13、橡胶层14、粘接层15以及表层16。
基材11是金属制的圆筒。基材11的材料例如可以是镍、不锈钢，也可以在镍层与镍层之间夹着铜层来构成基材11。基材11确保定影带1的刚性，提高定影带1的热传导性。
滑动层12是覆盖在基材11的内周上的均匀厚度的层。滑动层12与定影垫6或其它定影器的部件可滑动地接触。滑动层12由摩擦系数小的材料、例如氟树脂形成。优选的氟树脂是例如ptfe、pfa、fep或etfe。
底涂层13是覆盖在基材11的外周上的均匀厚度的层。底涂层13具有将滑动层12和橡胶层14粘接的作用。底涂层13的材料可以根据橡胶层14的材料而不同。
橡胶层14是覆盖在底涂层13的外周上的均匀厚度的层。橡胶层14是在定影带1中最厚的层，由于橡胶层14而定影带1具有对调色剂t的定影有用的适当的弹性。橡胶层14例如由硅橡胶形成。在橡胶层14为硅橡胶制的情况下，底涂层13优选由硅橡胶系的粘接剂形成。
粘接层15是覆盖在橡胶层14的外周的均匀厚度的层。粘接层15具有粘接橡胶层14和表层16的作用。粘接层15例如由硅橡胶系的粘接剂或氟树脂类的粘接剂形成。
表层16是覆盖在粘接层15的外周上的均匀厚度的层。表层16使得定影带1容易与定影在片材p上的调色剂t分离。表层16由容易与调色剂t分离的合成树脂材料形成。表层16的材料优选为氟树脂。优选的氟树脂是例如pfa、ptfe、fep或etfe。
但是，也可以在上述层之间夹设其他层。
以下，说明定影带1的制造方法。
首先，如图4所示，准备圆筒形的金属筒11a。金属筒11a在成品的定影带1中相当于基材11，具有成品的定影带1的几倍的长度。金属筒11a例如能够通过电铸来制造。
接着，如图4所示，将喷嘴20插入金属筒11a的内部，一边使喷嘴20移动，一边用管21向喷嘴20供给滑动层12的材料，从喷嘴20喷射滑动层12的材料。之后，通过加热使材料固化，来形成滑动层12。
接着，如图5所示，一边使喷嘴23移动，一边利用喷嘴23向金属筒11a的外周面喷射底涂层13的材料13a。然后，通过加热使材料13a干燥，形成底涂层13。
接着，如图6所示，使金属筒11a绕轴线旋转，一边用橡胶供给装置24将橡胶层14的材料14a供给到底涂层13的外周面，一边用前端为直线状的刮刀25将橡胶层14的材料14a平滑地(即具有相同的厚度地)弄平。这样，用橡胶层14的材料涂布底涂层13的表面。之后，通过加热使材料14a固化，由此形成橡胶层14。
接着，如图7所示，在橡胶层14的周围涂敷粘接层15的材料15a，将金属筒11a插入到环26。通过使环26沿金属筒11a的轴线方向移动，通过环26的内周面将材料15a平滑(即具有均匀的厚度)地弄平。
接着，如图8所示，在粘接层15的材料15a的周围配置管16a。即，将金属筒11a插入到管16a中。管16a在成品的定影带1中相当于表层16，但具有成品的定影带1的几倍的长度。
接着，如图9所示，将金属筒11a与管16a一起插入到环27中。通过使环27沿金属筒11a的轴线方向移动，利用环27的内周面将管16a向径向内侧按压，提高粘接层15的材料15a与管16a的密接性。在图8以及图9中，仅将管16a作为截面示出。然后，加热使材料15a固化，由此，在形成粘接层15的同时，将粘接层15与管16a固定。
这样，得到图10所示的长条的圆筒1a。然后，如图10所示，通过将圆筒1a沿与轴线方向垂直的方向切断，得到成品的定影带1。
申请人制造了厚度与定影带1的几个层的材料不同的样品，测量了这些样品的电特性，进而调查了各样品是否有效地抑制静电偏移。样品的介绍如图11a和图11b所示。
对于各样品，基材11、滑动层12和底涂层13是共同的。具体而言，基材11是通过电铸制造的镍制的无缝圆筒，直径为40mm，厚度为40μm。滑动层12由ptfe形成，厚度为12μm。
底涂层13由作为非导电性硅橡胶系的粘接剂的、东丽-陶氏株式会社(東レ·ダウコーニング株式会社，日本东京)产的“dy39-042”制造。如上所述，底涂层13的材料13a用喷嘴20涂布在金属筒11a上，在150℃下加热1分钟，使材料13a干燥，由此形成底涂层13。底涂层13的厚度为2μm。
对于除样品9以外的各样品，橡胶层14由作为非导电性硅橡胶的、信越化学工业株式会社(日本东京)产的“x-34-2008-2”制造。关于样品9，橡胶层14由作为导电性硅橡胶的、信越化学工业株式会社产的“x-34-2525”制造，该导电性硅橡胶含有作为导电体的碳粒子。如上所述，橡胶层14的材料14a用刮刀25平滑化，通过在150℃下加热而固化。
各样品中的橡胶层14的厚度如图11a和图11b所示。为了调查因橡胶层14的厚度不同而导致的电特性的不同，样品5～7的橡胶层14的厚度与其他样品显著不同。在定影带1中，基材11以外的层，只要没有特别注明是导电体，基本上由电介质形成。基材11与表层16的表面间的电介质的厚度越大，定影带1中的基材11与表层16的表面间的静电电容越小。并且，申请人认为，静电电容越小，越能抑制接近调色剂t的表层16的表面的带电，越能抑制静电偏移。
对于样品1、2、5～8，粘接层15由作为非导电性硅橡胶系的粘接剂的、信越化学工业株式会社产的“ke-1880”制造。对于样品3、4，粘接层15由作为非导电性氟树脂类的粘接剂的、科慕公司(美国特拉华)产的“pj-cl990”制造。尽管粘合剂层15的材料15a为水乳液状态，但认为样品3、4的固化的粘合剂层15含有高纯度氟。关于样品9、10，粘接层15由作为导电性硅橡胶系的粘接剂的、信越化学工业株式会社产的“x-34-3280制造，该导电性硅橡胶系含有作为导电体的碳粒子。关于样品11，粘接层15由作为非导电性氟橡胶系的粘接剂的、信越化学工业株式会社产的“sifel2617”制造。各样品中的粘接层15的厚度如图11a和图11b所示。
粘接层15的材料之所以根据样品而不同，是因为调查了因粘接层15的材料不同而导致的电特性的不同。申请人认为：由于在定影带1的基材11与表层16的表面之间存在电负性高(吸引电子的力强)的氟，因此能够抑制接近调色剂t的表层16的表面带电，从而能够抑制静电偏移。氟的电负性在所有原子中最大为3.98。与此相对，作为硅橡胶的主要成分的硅的电负性为1.90。
对于各样品，表层16由厚度为30μm的pfa管制成。但是，对于样品1、2，作为表层16，使用株式会社润工公司(日本东京)产的离子导电性pfa管、即“低带电pfa管”。对于样品3～9、11，作为表层16，使用gunze株式会社(日本大阪)基于chemours-mitsuifluoroproductsco.,ltd.(三井·ケマーズフロロプロダクツ株式会社，日本东京)产的“pfa451hp-j”制造出的绝缘性pfa管。关于样品10，作为表层16，使用gunze株式会社制造的具有双层的管。在具有双层的管中，外侧的层由15μm厚度的绝缘性pfa(chemours-mitsuifluoroproductsco.,ltd.产的“pfa451hp-j”)形成，内侧的层由15μm厚度的导电性pfa形成。样品10的表层16的内侧层的薄膜电阻为1×107ω/□。
表层16的材料之所以根据样品而不同，是因为调查了因表层16的材料的不同而导致的电特性的不同。申请人认为，如果接近调色剂t的表层16的表面的电荷容易移动，则可以抑制静电偏移。因此，申请人预想，在表层16由离子导电性pfa管制造的样品1、2中，能够抑制静电偏移。
如果对各样品的特点进行梳理，则如下所示。
样品1、2的特点在于，表层16由离子导电性pfa管制造。在样品1、2中，各层的材料和厚度都相同。然而，在调查下述的电特性和静电偏移之前，将样品2在230℃下加热120小时，由此表层16的离子导电材料挥发，电荷衰减性能降低。考虑定影带1的使用环境来决定了230℃的温度。对样品1不进行这样的加热处理。
样品3、4的特点在于，粘接层15的材料为氟树脂系。样品3和4的不同点在于粘接层15的厚度。
样品5～7的特点在于，橡胶层14的厚度与其他样品显著不同。另外,样品5～7分别具有不同厚度的橡胶层14。
关于样品8，没有实施用于抑制静电偏移的改善。
样品9、10的特点在于，粘接层15含有作为导电体的碳粒子。此外，样品9通过橡胶层14含有作为导电体的碳粒子而与样品10不同。
样品11的特点在于，粘接层15为氟橡胶系。
对于各样品，以图12所示的方式，测量了定影带1的厚度方向上的静电电容(pf)。静电电容是表示定影带1的带电容易度的指标。该方式为二端子测量法，使两个电极28、29分别与定影带1的内周面(滑动层12的表面)和外周面(表层16的表面)接触，用lcr测量仪30测量静电电容。所使用的lcr测量仪30是日置电机株式会社(日本长野)产的“3522-50”。并且，为了进行通用性的考察，将测量出的静电电容除以电极28、29的面积(与定影带1的接触面积)，计算定影带1的厚度方向上的每单位面积的静电电容c。图11a和图11b示出定影带1的厚度方向上的每单位面积的静电电容c(pf/cm2)。
另外，对于各样品，以图13所示的方式，测量了表层16的电荷衰减量δv(kv)。在该测量中，在23℃、55％(相对湿度)的环境下，使带电辊31与定影带1接触，使定影带1以60rpm旋转，从直流电源32经由带电辊31向定影带1供给电荷。带电辊31的电阻值为5×106ω。直流电源32为trek公司(美国纽约)制造的“610c”。
使表面电位计33的探针34接近定影带1的外周面(表层16的表面)，来测量表面电位。在定影带1中的探针34的接近位置从带电辊31与定影带1接触的位置分离90度。表面电位计33是美国monroe电子公司(美国纽约)的“model244a”，探针是附属于“model244a”的标准探针“1017a”。
在以上的条件下，用表面电位计33监视表层16的表面电位，将表层的表面带电为-1kv的状态维持60秒。之后，通过使带电辊31离开定影带1，结束带电。从带电结束经过120秒后，测量表层16的表面的电荷衰减量δv(kv)。电荷衰减量δv是表示定影带1带电难度的指标。电荷衰减量δv如图11a和图11b所示。另外，为了进行通用性的考察，计算了将电荷衰减量δv除以定影带1的厚度t(参照图3和图12)而得的值(每单位厚度的电荷衰减量)δv/t。值δv/t(v/μm)也如图11a及图11b所示。
并且，为了进行通用性的考察，计算了定影带1的厚度方向上的每单位面积的静电电容c相对于值δv/t的比ct/δv。比ct/δv(pf/vμm)也如图11a及图11b所示(电荷衰减量δv为零的样品除外)。
另外，将各样品安装到图像形成装置，评价各样品的静电偏移抑制效果。所使用的图像形成装置是京瓷办公株式会社(日本大阪)产的“taskalfa5550ci”。在该评价中，在纸张片材上印刷白色实心图像，为了判断在白色实心图像上是否有雾化(印刷在不应印刷的部位)，使用彩色色差计(chromameter，柯尼卡美能达株式会社(日本东京)产的“cr-400”)，对图像内7个部位测量l*值(l*值，亮度)。如果l*值为95,5以上，则评价为没有雾化或微小雾化，静电偏移抑制效果良好。如果l*值小于95,5，则评价为不能忽视雾化，静电偏移抑制效果不良。
评价结果如图11a及图11b所示。对于样品1～6，静电偏移抑制效果良好，对于样品7～11，静电偏移抑制效果不良。
因此，可知表层16由离子导电性pfa管制造的样品1、2能够有效地抑制静电偏移。另外，可知粘接层15的材料为氟树脂系的样品3、4也能够有效地抑制静电偏移。另一方面，粘合层15的材料为氟橡胶系的样品11不能有效地抑制静电偏移。即使粘接层15的材料是非导电性硅橡胶系，橡胶层14的厚度大到800μm或1000μm的样品5、6也可以有效地抑制静电偏移。
图14是示出各样品的值δv/t(v/μm)与厚度方向上的每单位面积的静电电容c(pf/cm2)的关系的曲线图。在该曲线图中，圆形点表示静电偏移抑制效果良好，正方形点表示静电偏移抑制效果不良。
从图11a、图11b和图14可知，对于电荷衰减量δv为零(进而单位厚度的电荷衰减量δv/t为零)的样品5～9，可以理解为静电偏移抑制效果依赖于每单位面积的静电电容c。具体而言，每单位面积的静电电容c为3.30pf/cm2以下的样品5、6能够有效地抑制静电偏移，其他的样品7～9不能。因此，对于表层16的表面带电为-1kv、从带电结束时刻起经过120秒后的电荷衰减量δv为零的定影带1，定影装置1的厚度方向上的每单位面积的静电电容c优选为3.30pf/cm2以下。在该优选方式中，即使电荷衰减量δv为零，由于定影装置1的厚度方向上的每单位面积的静电电容c足够小，因此表层16的表面的带电被抑制，能够有效地抑制静电偏移。
从图11a、图11b和图14可知，对于电荷衰减量δv大于零的样品1～4、10、11，即使每单位面积的静电电容c类似，也可以观察到静电偏移抑制效果不同。具体而言，样品1～4能够有效地抑制静电偏移，但样品11不能。这可以理解为，在静电电容高到某种程度的情况下，由于带电而容易产生静电偏移，另一方面，如果电荷衰减效果高，则带电被抑制、静电偏移被抑制。申请人着眼于每单位面积的静电电容c相对于每单位厚度的电荷衰减量δv/t的比ct/δv，认为静电偏移抑制效果依赖于比ct/δv。因此，对于表层16的表面带电为-1kv、从带电结束时刻起经过120秒后的电荷衰减量δv大于零的定影带1，优选的是，定影装置1的厚度方向上的每单位面积的静电电容c相对于将电荷衰减量δv除以定影装置1的厚度t而得到的值δv/t之比ct/δv为13×109pf/vμm以下。在该优选方式中，由于电荷衰减量δv大到某种程度，静电电容c小到某种程度，因此能够抑制表层16的表面的带电，能够有效地抑制静电偏移。
以上，参照本发明的优选实施方式图示说明了本发明，但本领域技术人员能够理解在不脱离权利要求书所记载的发明的范围的情况下能够进行形式及细节的变更。这些变更、改变和修改都应包含在本发明的范围内。
例如，滑动层12不是必不可少的。
符号说明
1定影带(定影装置)
11基材
12滑动层
13底涂层
14橡胶层
15粘接层
16表层