形成薄膜电阻加热层的方法、加热构件、定影单元和成像装置制造方法

形成薄膜电阻加热层的方法、加热构件、定影单元和成像装置制造方法
【专利摘要】一种形成薄膜电阻加热层的方法，该方法包括：通过使用挤压模制操作，通过在圆柱形构件的外圆周表面上挤出导电性填料分散在其中的聚合物膏而形成聚合物层；以及通过使用环刮切操作使所述聚合物层的外径均匀，形成薄膜电阻加热层。
【专利说明】形成薄膜电阻加热层的方法、加热构件、定影单元和成像装
【技术领域】
[0001]本公开涉及形成薄膜电阻加热层的方法、包括该薄膜电阻加热层的加热构件、包括该加热构件的定影单元和成像装置。
【背景技术】
[0002]电子照相成像装置通过将调色剂提供到在图像接收器上形成的静电潜像而在图像接收器上形成可见的调色剂图像，将该调色剂图像转印到记录介质上，以及将转印的调色剂图像定影在记录介质上。通过将包括染料的各种功能的添加剂添加到基础树脂来制备调色剂。定影操作包括向调色剂施加热和压力的操作。在定影操作期间使用了由电子照相成像装置消耗的大量能量。
[0003]一般地，定影单元包括彼此啮合以形成定影辊隙的加热辊和加压辊。加热辊通过使用诸如卤素灯的热源被加热。热和压力被施加到调色剂，同时其上转印有调色剂的记录介质穿过定影辊隙。在定影单元中，热源对加热辊加热，热穿过记录介质从而被传递到调色剂。因此，难以获得高的热传递效率。此外，加热辊(其是将被加热的单元)的热容(heatcapacity)较大，因而难以快速提高加热棍的温度。
[0004]考虑以上情形，根据本发明实施方式，提供包括薄膜电阻加热层(导电填料分散在其中)的加热构件和包括该加热构件的定影单元。

【发明内容】

[0005]提供通过使用导电聚合物膏形成具有均匀厚度的薄膜电阻加热层的方法。
[0006]提供包括该薄膜电阻加热层的加热构件、包括该加热构件的定影单元和成像装置。
[0007]额外的方面将在以下的描述中被部分地阐述，且部分将自该描述明显或者可以通过对所给出实施方式的实践而习知。
[0008]根据本发明的一方面，一种形成薄膜电阻加热层的方法包括:通过采用挤压模制操作在圆柱形构件的外圆周表面上挤出聚合物膏，形成在其中分散有导电性填料的聚合物层；以及通过采用环刮切操作使所述聚合物层的外径均匀，形成薄膜电阻加热层。
[0009]薄膜电阻加热层可以是大约100 U m至大约500 ii m厚。
[0010]聚合物层可以具有大约Imm或更小的厚度。
[0011]薄膜电阻加热层的在圆周方向上的厚度误差可以是大约30 或更小。
[0012]薄膜电阻加热层的在轴向上的厚度误差可以是大约30iim或更小。
[0013]聚合物膏在100/s的剪切速度时的粘度可以是大约500帕斯卡秒(Pa *s)或更高。
[0014]薄膜电阻加热层的导电性是大约100S/m或更高。
[0015]导电性填料可以包括大约5重量份或更高的碳纳米管。
[0016]碳纳米管可以是I Pm或更长[0017]薄膜电阻加热层的表面粗糙度Rz可以是大约20 y m或更小。
[0018]薄膜电阻加热层的表面光泽度可以是5.0CT或更高。
[0019]该方法还可以包括硬化薄膜电阻加热层。
[0020]根据本发明的另一方面，一种加热构件包括:圆柱形构件；以及薄膜电阻加热层，形成在上述构件的外圆周表面上。
[0021]导电性填料可以包括大约5重量份或更高的碳纳米管。
[0022]碳纳米管可以是Iiim或更长。
[0023]薄膜电阻加热层的表面粗糙度Rz可以是大约20 y m或更小。
[0024]薄膜电阻加热层的表面光泽度可以是5.0CT或更高。
[0025]薄膜电阻加热层的在圆周方向上的厚度误差可以是大约30 或更小。
[0026]薄膜电阻加热层的在轴向上的厚度误差可以是大约30 ii m或更小。
[0027]薄膜电阻加热层的在轴向上的加热均匀性可以是大约10°C或更小。
[0028]薄膜电阻加热层的在圆周方向上的加热均匀性可以是大约10°C或更小。
[0029]该加热构件还可以包括形成在薄膜电阻加热层的外表面上的释放层。该加热构件还可以包括中间层，该中间层插在释放层和薄膜电阻加热层之间且包括与形成释放层的聚合物和形成薄膜电阻加热层的聚合物中的至少一种相同类型的聚合物。
[0030]根据本发明的另一方面，一种定影单元包括:上述加热构件；以及加压件，面对加热构件且形成用于加压且传输记录介质的定影辊隙。
[0031]根据本发明的另一方面，一种成像装置包括:打印单元，在记录介质上形成调色剂图像；以及上述定影单元，通过使用热和压力将调色剂图像定影在记录介质上。
【专利附图】

【附图说明】
[0032]从结合附图对实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明显且更易于理解，在附图中:
[0033]图1是示出根据本发明实施方式的电子照相成像装置的结构图；
[0034]图2是根据本发明实施方式的辊式定影单元的示意性截面图；
[0035]图3是示出根据本发明实施方式的应用于图2中所示的定影单元的加热构件的透视图；
[0036]图4是根据本发明另一实施方式的带式定影单元的示意性结构图；
[0037]图5是示出根据本发明另一实施方式的应用于图4所示的定影单元的加热构件的截面图；
[0038]图6是示出根据本发明实施方式的形成薄膜电阻加热层的方法的框图；
[0039]图7示出根据本发明实施方式的挤压模制(extrusion molding)操作；
[0040]图8是示出在挤压模制操作期间输入且由输送芯支撑的构件的截面图；
[0041]图9是示出其中聚合物层通过使用挤压模制操作形成的中间主体的截面图；
[0042]图10和图11示出根据本发明实施方式的环刮切(ring blading)操作；
[0043]图12是通过使用环刮切操作形成的薄膜电阻加热层的表面的光学显微图像；
[0044]图13是通过使用研磨操作制造的薄膜电阻加热层的表面的光学显微图像；
[0045]图14是显示薄膜电阻加热层的厚度均匀性与薄膜电阻加热层的在轴向上的定影温度均匀性之间的关系的曲线图；以及
[0046]图15是显示薄膜电阻加热层的厚度均匀性与薄膜电阻加热层的在圆周方向上的定影温度均匀性之间的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0047]现在将详细参考实施方式，其实例在附图中示出，其中相似的参考标记始终表示相似的元件。在这点上，本实施方式可具有不同的形式并且不应被理解为限于在此阐述的描述。因此，以下仅通过参考附图描述实施方式来说明本说明书的多个方面。在此使用时，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任意和所有组合。在一列元件之前的表述诸如“至少之一”修饰整列元件而不修饰该列中的个别元件。
[0048]图1是示出根据本发明实施方式的电子照相成像装置的结构图。参考图1，成像装置包括定影单元300和通过电子照相工艺在记录介质上形成调色剂图像的打印单元100。图1所示的成像装置是使用干式显影材料(以下简称为调色剂)打印彩色图像的干式电子照相成像装置。
[0049]例如，打印单元100可以包括曝光单元30、显影单元10和转印单元。为了打印彩色图像，根据本发明的本实施方式的打印单元100包括具有不同颜色的调色剂诸如青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)的四个显影单元10C、10M、10Y和IOK以及分别与四个显影单元10C、10MU0Y和IOK相应的四个曝光单元30C、30M、30Y和30K。
[0050]四个显影单元10C、10MU0Y和IOK的每个包括其上形成有静电潜像的感光鼓11(其是图像接收器)和显影静电潜像的显影辊12。充电偏压被施加到充电辊13从而感光鼓11的外圆周充以均匀的电势。可以使用电晕放电器(未示出)代替充电辊13。调色剂粘附到显影辊12的外圆周上从而向感光鼓11提供调色剂。用于向感光鼓11提供调色剂的显影偏压被施加到显影辊12。虽然在图1中未示出，但是在显影单元10C、10MU0Y和IOK的每个中，可以进一步安装将相应的显影单元10C、10MU0Y和IOK中包含的调色剂粘附到显影辊12上的供应辊、调节粘附到显影辊12上的调色剂量的调节装置(未示出)、以及将相应的显影单元10C、10MU0Y和IOK中包含的调色剂传输到供应辊和/或显影辊12的搅拌器(未示出)。显影单元10C、10MU0Y和IOK的每个可以包括在对感光鼓11充电之前从感光鼓11的外圆周去除调色剂的清洁刀片(未示出)、和配置用于容纳被去除的调色剂的接收空间(未示出)。
[0051]例如,转印单元可以包括记录介质输送带20和四个转印棍40。记录介质输送带20面对显影单元10C、10MU0Y和IOK的感光鼓11的暴露于显影单元10C、10MU0Y和IOK外的外圆周表面。记录介质输送带20通过多个支承辊21、22、23和24支撑并循环。根据本发明的本实施方式的记录介质输送带20沿竖直方向安装。四个转印辊40设置为面对各显影单元10C、10MU0Y和IOK的感光鼓11，同时记录介质输送带20插置在其间。转移偏压被施加到转印辊40。曝光单元30C、30M、30Y和30K的每个将与青色(C)、品红色(M)、黄色(Y)和黑色(K)图像的信息相应的光扫描到各显影单元10C、10MU0Y和IOK的感光鼓11上。根据本发明的本实施方式，使用激光二极管作为光源的激光扫描单元(LSU)被用作曝光单元 30C、30M、30Y 和 30K。
[0052]在下文中，将描述根据本发明的以上结构形成彩色图像的方法。[0053]各显影单元10C、10MU0Y和IOK的感光鼓11通过施加到充电辊13的充电偏压被充以均匀电势。四个曝光单元30C、30M、30Y和30K均可以将与C、M、Y和K图像的其中之一的信息相应的光扫描到各显影单元10C、10M、10Y和IOK的感光鼓11上以产生静电潜像。显影偏压被施加到显影辊12。然后粘附在显影辊12的外圆周上的调色剂粘接到静电潜像上，使得C、M、Y和K调色剂图像形成在各显影单元10C、10MU0Y和IOK的感光鼓11上。
[0054]最终容纳调色剂的介质,诸如记录介质P，通过拾取棍121从盒120馈送。记录介质P可以经由送纸辊122被朝向记录介质输送带20引导。记录介质P可以通过静电力贴附到记录介质输送带20的表面并且可以以基本与记录介质输送带20的移动速度相同的速度被馈送。
[0055]例如，在形成在显影单元IOC的感光鼓11的外圆周表面上的C调色剂图像的前端到达面对转印辊40的转印辊隙时，记录介质P的前端可以到达转印辊隙。当转移偏压被施加到转印辊40时，形成在感光鼓11上的C调色剂图像被转印到记录介质P上。在传送记录介质P时，形成在相应的显影单元10M、IOY和IOK的感光鼓11上的其余M、Y和K调色剂图像的每个可以以调色剂图像在记录介质P上彼此重迭的方式被顺序地转印到记录介质上，并在记录介质P上形成彩色调色剂图像。
[0056]被转印到记录介质P上的彩色调色剂图像可以通过静电力保持在记录介质P的表面上。定影单元300通过施加热和压力到彩色调色剂图像上而将彩色调色剂图像定影到记录介质P上。在完成定影时，记录介质P可以经由排出辊123被排至成像装置外部的空间。
[0057]为了形成图像，定影单元300需要被加热到接近预定定影温度的温度。一旦接收到打印命令，用于加热的时间越短，第一页被打印地越快。一般地，在电子照相成像装置中，定影单元300仅在进行打印时被加热，而在备用状态下不需要操作。然而，如果打印重新开始，其再次花费时间来加热定影单元300。为了缩短重启打印所需的时间，可以以在备用状态下也保持预定温度的方式控制定影单元300。在备用状态下，预热温度可以是大约120°C至大约180°C。如果将定影单元300的温度提升至打印温度所需要的时间充分地缩短，则在备用状态下的预热是不必要的，因而可以节约在定影单元300中耗费的能量。
[0058]图2是根据本发明实施方式的定影单元300的示意性截面图。图3是示出根据本发明实施方式的图2所示的定影单元300中使用的加热构件310的透视图。图2中示出的定影单元300是包括辊式加热构件的辊式定影单元。
[0059]参考图2和图3，示出了辊式的加热构件310和面对加热构件310且形成定影辊隙301的加压件320。加压件320面对加热构件310以形成定影辊隙301。例如，加压件320是包括弹性层322和金属构件321的辊式。加热构件310和加压件320经由诸如弹簧的偏压单元(未示出)在它们彼此啮合的方向上偏压。在加压件320的弹性层322的一部分变形时，形成定影辊隙301，其中热通过定影辊隙301被从加热构件310传递到记录介质P上的调色剂。
[0060]代替使用热源加热加热构件310，根据本发明的本实施方式的定影单元300通过在加热构件310中包括用于加热的薄膜层而提供快速升温。加热构件310可以包括电阻加热层312和支撑电阻加热层312的构件311。通过使用具有空心管形状的构件311，加热构件310具有整体辊形状。具有该形状且应用于电子照相成像装置的定影单元的加热构件310通常被称为定影辊。[0061]图4是根据本发明另一实施方式的定影单元300的示意性结构图。图4中示出的定影单元300与图2中示出的定影单元300的区别在于其包括带式的加热构件310。当具有该形状的加热构件310被用于定影单元300时，加热构件310通常被称为定影带。参考图4，示出了加热构件310、加压件320和辊隙形成构件340。辊隙形成构件340设置在形成闭环的带式加热构件310内。加压件320设置在定影构件310外部。为了形成定影辊隙301，辊隙形成构件340和加压件320旋转同时彼此啮合并且加热构件310设置在其间。图4中未示出的偏压单元在辊隙形成构件340和加压件320彼此啮合的方向上向辊隙形成构件340和/或加压件320施加弹力。例如，辊隙形成构件340可以被朝向加压件320加压。虽然图4中未示出，但是辊隙形成构件340可以是弹性辊形状并且可以与加压件320 —起旋转，由此循环加热构件310。
[0062]图5是示出根据本发明另一实施方式的应用于图4所示的定影单元的加热构件310的截面图。如图2和图5所示，加热构件310可以包括构件311和设置在构件311外部的电阻加热层312。在图2中示出的辊式的加热构件310中，构件311可以是具有足够硬度的刚性体。在图4的带式的加热构件310中，构件311具有加热构件310在定影辊隙301处柔性地变形并且一旦偏离定影辊隙301就恢复其初始状态的这样的弹性。
[0063]电阻加热层312可以通过例如将导电填料分散在其中的聚合物膏挤压在构件311的外圆周表面上而形成。
[0064]构件311的材料的示例可以是诸如聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺(polyimideamide)和含氟聚合物的聚合物材料，或金属性材料。含氟聚合物的示例包括氟化的聚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE )、过氟烷氧基(PFA)和氟化乙烯丙烯共聚物(FEP )。金属性材料的示例包括不锈钢、镍、铜和黄铜。在使用导电的金属性材料时，构件311可以包括金属芯和形成在金属芯的外圆周上的电绝缘层。
[0065]聚合物膏的基础聚合物不受限制，只要其材料具有关于定影温度的热阻。例如，基础聚合物可以是耐高温聚合物诸如娃树脂聚合物(silicone polymer)、聚酰亚胺、聚酰亚胺酰胺或含氟聚合物。含氟聚合物的示例包括聚四氟乙烯(PTFE)、氟化的聚醚酮(PEEK)、过氟烷氧基(PFA)和氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)。电阻加热层312可以是弹性的。基础聚合物的硬度可以根据电阻加热层312的弹性被调整。基础聚合物可以包括上述聚合物中的至少一种。此外，基础聚合物可以是上述聚合物中的至少两种的混合物或共聚物。
[0066]一种导电性的填料或至少两种导电性的填料可以分散在在基础聚合物中。金属性填料诸如金属性颗粒和碳质填料可以被用作导电性填料。碳质填料的示例包括碳纳米管(CNT)、碳黑、碳纳米纤维、石墨烯、膨胀石墨、纳米石墨片和氧化石墨(GO，graphiteoxide)。
[0067]导电性填料被分散在基础聚合物中以形成导电性网络。具有预定导电性的导体或电阻器可以根据导电性填料的含量形成。例如，CNT具有接近金属的导电性但是具有极低的密度，因而CNT的每单位体积的热容(热容=密度X比热)是典型电阻材料的1/4到1/3。这表明包括CNT作为导电填料的电阻加热层312的温度可以快速变化。因此，通过使用包括含有导电性填料的电阻加热层312的加热构件310，将备用状态转换到打印模式所需的时间可以被缩短，因此，可以实施快速的第一打印操作。此外，在备用状态几乎不需要预热加热构件310，因而，可以减少功耗。[0068]在碳质填料尤其是CNT用作导电性填料时，其含量可以是大约5重量份或以上。如果碳质填料的含量小于大约5重量份，则难以形成有意义的导电性网络。电阻加热层312中的碳质填料的含量越高，导电性越高，但是电阻加热层312的硬度会显著地增加。电阻加热层312与加压件320 —起形成定影辊隙301，如果电阻加热层312的硬度过高，则难以形成具有适当尺寸的定影辊隙301。此外，高硬度使电阻加热层312的机械性能退化，这会缩短加热构件310的寿命。考虑以上情形，碳质填料的含量可以是大约50重量份或更少。为了快速升温，电阻加热层312的导电性可以是大约lOOS/m(作为非限制示例)。为了增加电阻加热层312的热阻，金属氧化物颗粒诸如Fe2O3或Al2O3可以被包括在电阻加热层312中。金属氧化物颗粒的含量可以是例如大约5重量份或更少。为了允许尽可能通过降低电阻加热层312的热容而快速升温，电阻加热层312可以是大约100 u m至大约500 y m厚。
[0069]聚合物膏一其中分散有大约5重量份或以上的导电性填料一在大约100/s剪切速度的挤压模制操作(extrusion molding operation)中具有大约500帕斯卡秒(Pa ? s)的粘度。由于该高粘度，难以在挤压模制操作中形成具有期望厚度的膜状的电阻加热层312。根据实验，在以大约100/s的剪切速度和大约500Pa ? s的粘度将聚合物膏挤压至大约700 u m的厚度时，产生大约100 u m或更大的厚度偏差，在将聚合物膏挤压至大约500 u m的厚度时，大约200 u m或以上的厚度偏差产生或者挤压模制甚至是不会发生的。
[0070]因此，可以考虑以下方法:其中比期望厚度厚的电阻加热层312通过使用挤压模制操作形成在构件311的外圆周表面上，然后在硬化操作之后，电阻加热层312被研磨至预定外径。然而，在硬化操作之后的研磨操作中，形成在聚合物中的导电性网络会由于热而被导电性填料破坏。此外，在研磨操作之后电阻加热层312的表面粗糙度可以增加，这在新聚合物层将形成在电阻加热层312的外圆周表面上的情形下，会不利地影响粘接性能。此外，由于研磨操作期间的材料损耗，材料成本会增加。
[0071]考虑以上情形， 根据本发明的本实施方式的电阻加热层的形成方法，如图5中所示，在挤压模制操作410之后，电阻加热层312的厚度通过使用环刮切操作(ring bladingoperation) 420被均一化，然后执行硬化操作430以在构件311的外圆周上形成具有期望厚度的薄膜电阻加热层312。在下文中，将详细描述根据本发明的本实施方式的形成薄膜电阻加热层312的方法。
[0072]图7示出根据本发明实施方式的挤压模制操作410。模制模子(molding die)501可以包括构件311通过其穿过的馈送孔502、通过其供应聚合物膏的供应孔503、构件311和聚合物膏从其出来的出口 504。聚合物膏通过供应孔503以高压被供应到模制模子501。聚合物膏穿过模制模子501中的传输路径505以被传输到出口 504。聚合物膏在出口 504附近接触穿过馈送孔502的构件311的外圆周，并且粘接到构件311的外圆周上以具有与出口 504的直径相应的厚度。
[0073]例如，如果构件311是具有足够硬度的金属性构件，则构件311可以整体地通过馈送孔502被输入到模制模子501中。如果构件311的硬度不够，例如，如果构件311是金属性或非金属性的薄管形状，则构件311可以被能够补充构件311的硬度的补充构件支撑，并被输入到模制模子501中。例如，参考图8，构件311可以被插入输送芯510中以被供应到模制模子501。也就是说，输送芯510可以被输入到具有圆筒形的构件311中。输送芯510可以由具有这样的硬度的金属性或非金属性材料形成以防止构件311在挤压模制操作410期间变形。接合器(adaptor) 520可以设置在一对输送芯510之间以在其间提供间隙。例如，以公-母耦接方式彼此耦接的第一和第二耦接部分511和521可以分别形成在输送芯510和接合器520中。虽然为了便于理解，在图8中接合器520在前后与输送芯510间隔开，但是接合器520和输送芯510可以实质上彼此紧密接触而没有任何间隙。此外，输送芯510可以被紧密地插入构件311中而没有任何间隙。
[0074]在输送芯510插入其中的构件311穿过模制模子501时，聚合物层531由于聚合物膏而形成在构件311的外圆周上，如图9中所示。聚合物层531形成在构件311的外圆周上和接合器520的外圆周上。
[0075]在构件311已经穿过模制模子501之后，输送芯510与接合器520分离。此时因为还没有进行硬化操作，所以聚合物层531是柔软的，因而其可以容易地在接合器520与输送芯510之间断开。根据需要，接合器520和输送芯510之间的聚合物层531可以使用切割器断开以使输送芯510与接合器520分离。因此，中间主体540包括在其外圆周上形成有聚合物层531的构件311以及被插入构件311的内圆周中的输送芯510。聚合物层531比电阻加热层321的最终厚度厚。聚合物层531的厚度可以被适当地调整同时考虑到其在环刮切操作中将被切掉的厚度而最小化材料损耗，如下所述。例如，在形成具有大约100 u m至大约500 u m的最终厚度的薄膜电阻加热层312时，聚合物层531可以是大约Imm或更小的厚度。
[0076]接着，执行环刮切操作420。参考图10，中间主体540夹在环刮切装置中。例如，在输送芯510两侧形成的第一耦接部分511可以分别被固定到上卡盘610和下卡盘620。此时，安装在移动块630中的环刮刀640向外叉开。在完成中间主体540的卡接时，环刮刀640被向内夹住，并且如图11中所示，移动块630向下移动，切开聚合物层531的外圆周。
[0077]以此方式，可以形成具有期望的均一厚度的电阻加热层312。在环刮切操作420中，可以形成具有大约30 U m或更小的圆周厚度均匀性、大约30 U m或更小的轴向厚度均匀性、以及大约500 iim或更小的厚度的电阻加热层312。
[0078]在挤压模制操作410之后，聚合物层531处于其中聚合物的化学和物理耦接松弛的状态，因而聚合物层531可以通过使用环刮刀640被非常平稳地断开。环刮切操作420不包括旋转中间主体540或环刮刀640,因而,与研磨操作相比,聚合物层531和环刮刀640之间的摩擦很少。因此，在环刮切操作420中几乎不产生热，因而导电性填料的导电网络的损坏的可能性很小。通过使用环刮切操作420形成的电阻加热层312具有大约l.0ym的表面粗糙度Ra和大约20 y m或更小的表面粗糙度Rz，因而其是光滑的。此外，电阻加热层312的表面光泽度高达5.0CT或更高。此外，还没有关于在环刮切操作420期间被切开的切割芯片532执行硬化操作，因而，切割芯片532可以在与新聚合物膏混合之后被输入用于挤压模制操作。因而，可以减少材料损耗，由此降低材料成本。
[0079]接着，可以执行硬化操作430。硬化操作430可以包括第一固化操作和第二固化操作，在第一固化操作中，形成电阻加热层312的聚合物的化学偶合被加强，在第二固化操作中，电阻加热层312中的挥发性组分被释放。例如，硬化操作430的条件可以根据形成电阻加热层312的聚合物类型被适当地选择。例如，对于硅酮橡胶，第一固化操作可以在150°C的气氛下被执行大约20分钟，第二固化操作可以在220°C的气氛下被执行大约4小时。
[0080]在执行硬化操作时，可以形成在轴向和圆周方向的每个方向上具有大约500 U m或更小的厚度或者大约30 iim或更小的厚度均匀性的电阻加热层312。电阻加热层312越厚，其热容增加得越多，这妨碍了快速升温。根据本发明的本实施方式，在形成具有大约IOOiim至大约500 iim的厚度的电阻加热层312时，其热容可以减少，因而可以允许快速升温。
[0081]在定影操作期间，记录介质P上的调色剂被定影，因而可以发生其中调色剂附接到加热构件310上的偏移现象。该偏移可能导致打印失败使得在记录介质P上遗漏打印图像的一些部分，并且导致从定影辊隙偏离的记录介质P没有与加热构件310分离而是粘接到加热构件310的表面上的堵塞。如果具有足够释放能力(releasability)的材料用作电阻加热层312的基础聚合物，则在实施上述硬化操作时，可以完成其中包括电阻加热层312作为最外层的加热构件310的制造。然而，为了提供足够的释放能力，加热构件310可以包括形成在电阻加热层312的外圆周上的释放层314，如图2所示。为了防止调色剂粘接到加热构件310上，释放层314可以由具有优良的释放能力的聚合物层形成。硅树脂聚合物或含氟聚合物可以用作释放层314。含氟聚合物的示例包括聚全氟醚(polyperfluoroethers)、氟化聚醚(fluorinated polyethers)、氟化聚酰亚胺、氟化聚醚酮(PEEK)、氟化聚酰胺(fluorinated polyamides)和氟化聚酯(fluorinated polyesters)。释放层 314 可以由上述聚合物之一，或至少两种聚合物的混合物或共聚物形成。
[0082]在释放层314接合到电阻加热层312时，底漆(primer)被施加在电阻加热层312的外表面和释放层314之间。也就是说，涂有底漆的释放层314可以附接到电阻加热层312的外表面。底漆将电阻加热层312的基础聚合物附接到释放层314但是没有将导电性填料附接到释放层314。在挤压模制操作之后通过使用研磨操作调整厚度均匀性时，如果电阻加热层312的表面粗糙度在该操作中增大，则释放层314和基础聚合物之间的接触不充分并且接合强度可能降低。此外，当导电性填料在电阻加热层312的外表面暴露或被研磨的导电性填料在研磨操作中附接到电阻加热层312的变粗糙的外表面时，释放层314和基础聚合物之间的接触面积会由于导电性填料而进一步减小，这会更加降低接合强度。在电阻加热层312和释放层314没有形成光滑的接合界面时，针孔(pin hole)会形成在电阻加热层312和释放层314之间的界面中。针孔会导致耐压下降并且甚至可以造成释放层314的损伤。
[0083]根据本发明的本实施方式，通过施加环刮切操作而不是研磨操作，可以形成具有大约20 ii m或更小的极低表面粗糙度Rz和5.0GU或更高的极高表面光泽度的薄膜电阻加热层312。在电阻加热层312和释放层314之间形成光滑的接合面可以减少针孔的产生以及降低由于该针孔导致的耐压下降所引起的释放层314损坏的可能性。与在垂直于挤出方向的方向(电阻加热层312的厚度方向)上执行处理的研磨操作不同，在环刮切操作中的处理在与挤出方向相同的方向上执行，因而电阻加热层312中形成的导电网络的损坏可以被最小化。因而，在比较研磨操作前后以及环刮切操作前后的电阻加热层312的电阻变化时，在研磨操作前后的电阻变化大于在环刮切操作前后的电阻变化。
[0084]示例
[0085]构件:聚酰亚胺，厚度:大约50 ii m，内径:大约24mm，长度:大约247毫米
[0086]聚合物膏:硅树脂基础聚合物，大约13重量份的碳纳米管，粘性:100/s的剪切速度时为I, 160Pa ? s[0087]聚合物层(531):挤压模制操作，厚度:大约700 iim
[0088]在圆周方向上的厚度偏差:〈200 iim，在轴向上的厚度偏差:〈100iim
[0089]电阻加热层312:环刮切操作，大约300 U m的厚度
[0090]在圆周方向上的厚度偏差:〈25iim，在轴向上的厚度偏差
[0091]电阻加热层312的电阻:28.1 Q
[0092]电阻加热层312的表面光泽度:5.1?7.1⑶
[0093]电阻加热层312的表面粗糙度:Ra=l.17 U m, Rz=17.50 U m
[0094]比较示例
[0095]构件:同上
[0096]聚合物膏:同上
[0097]聚合物层531:同上
[0098]电阻加热层312:研磨操作，厚度:大约300 U m
[0099]在圆周方向上的厚度偏差:〈30iim，在轴向上的厚度偏差
[0100]电阻加热层312的电阻:41.4Q
[0101]电阻加热层312的表面光泽度:1.0?1.3GU
[0102]电阻加热层312的表面粗糙度:Ra=l.86 u m, Rz=41.12um
[0103]根据本发明的上述实施方式的加热构件310使用挤压模制操作和环刮切操作形成。根据比较示例的加热构件通过使用挤压模制操作和研磨操作形成。图12是根据本发明的示例形成的薄膜电阻加热层的表面的光学显微图像，图13是根据比较示例形成的薄膜电阻加热层的表面的光学显微图像。
[0104]与研磨操作相比，在环刮切操作中，获得了更低的电阻、更高的表面光泽度和更低的表面粗糙度。表面光泽度使用SaluTron公司的GlossTector以85度的光入射角度测量，以上列出了十个测量的上下限。表面粗糙度使用Olympus公司的0LS300测量，测量了图12和图13的表面的光学图像的10个线条的粗糙度值并且计算了其算术平均值。
[0105]根据使用研磨操作制造的比较示例的薄膜电阻加热层表现出比根据本发明的其中使用环刮切操作的示例制造的薄膜电阻加热层高大约46%的电阻。根据本发明的示例的薄膜电阻加热层具有更低的电阻，因为I)挤出方向和环刮切方向相同，2)因为虽然在硬化操作之后执行研磨操作时，但是另一方面环刮切操作在硬化操作之前执行使得一部分聚合物层531在固化之前被去除，因而，在挤压模制期间形成在聚合物层531中的碳纳米管的取向被更少地影响，因此聚合物层531中的导电网络得以良好地保持。通过研磨操作的电阻加热层312的表面粗糙度Rz差不多是根据环刮切操作的电阻加热层的表面粗糙度的两倍。高表面光泽度和低表面粗糙度也由在固化之前执行的环刮切操作的特性而引起。在研磨操作的情形下，CNT/聚合物层的表面粗糙度与砂轮的表面粗糙度成比例地决定。如能在图13中看到的，在施加研磨操作时，深凹槽形成在处理方向上，这增加了表面粗糙度。虽然电阻加热层的表面粗糙度的增加可以通过顺序地改变砂轮的表面粗糙度而促进，但是人们认为，与环刮切操作相比，对导电网络的损坏不可避免地更高。
[0106]根据以上示例的加热构件310通过使用挤压模制操作410、环刮切操作420和硬化操作430形成，具有大约30iim的厚度的PFA释放层314形成在电阻加热层312的外圆周上。电阻加热层312形成为在轴向和圆周方向上具有24 um,35u m、40 y m、51 y m和62 y m的厚度均匀性。为了提供电流，具有大约45 y m的厚度和大约15.5mm的长度的镍电极形成在电阻加热层312的轴向上的两端。
[0107]为了在定影单元的轴向上在加热构件310的整个区域上提供均匀的定影性能，在轴向和圆周方向上的加热均匀性，也就是说，在轴向和圆周方向上的最高和最低温度的差必须是大约10°C或更小。在图14中示出了通过将电流施加到根据上述方法制造的加热构件310，加热构件310在轴向上的温度均匀性的测试结果。参考图14，在厚度均匀性是大约24 iim时，加热构件310在轴向上的温差是大约10°C，但是当厚度均匀性超过大约30 y m时，轴向上的温差高于10°C。图15显示了在圆周方向上的加热构件310的温度均匀性的测试结果。参考图15，在厚度均匀性是大约24 iim时，在圆周方向上的加热构件310的温差是大约8.3°C，但是在厚度均匀性超过大约30ii m时，圆周方向上的加热构件310的温差也高于 IO0C0
[0108]再次参考图2，中间层313进一步形成在电阻加热层312和释放层314之间。中间层313可以由与电阻加热层312相同类型的聚合物形成。因为相同类型的聚合物之间的粘接力大于不同类型的聚合物之间的粘接力，所以中间层313和电阻加热层312之间的粘接力可以增加。中间层313可以是由硅树脂聚合物和含氟聚合物的至少之一形成的聚合物层、或者上述聚合物的混合物或共聚物。含氟聚合物的示例包括聚全氟醚、氟化聚醚、氟化聚酰亚胺、氟化聚醚酮(PEEK)、氟化聚酰胺和氟化聚酯。
[0109]中间层313可以基本上是非导电层。也就是说，中间层313可以不包括导电填料。然而，在制造工艺期间，少量的导电性填料可以被有意地包括在中间层313中或者被无意地包括，其含量可以是5重量份或更少。
[0110]例如，在电阻加热层312硬化之前，中间层313可以形成在电阻加热层312的外表面上，然后电阻加热层312和中间层313可以被一起硬化，由此进一步提高粘合强度。此外，在形成中间层313时，为了防止电阻加热层312的损坏，电阻加热层312可以被半硬化然后中间层313可以形成。因此，电阻加热层312和中间层313之间的粘合强度可以被改善。
[0111]接着，涂有底漆的释放层314可以接合到中间层313的外表面。因为中间层313不包括导电填料或者导电填料的量很少，所以可以在中间层313和释放层314之间形成光滑的且具有高粘合强度的界面。因此，中间层313和释放层314之间的粘合强度可以被改
盡
口 o
[0112]因为中间层313是弹性的聚合物，所以中间层313可以与电阻加热层312 —起用作弹性层。因此，容易形成定影辊隙，由此增加定影性能，由于重复使用而引起的电阻加热层312的疲劳可以降低，由此提高加热构件310的耐用性。
[0113]中间层313自身可以提高加热构件310的耐压。耐压与电流阻挡材料的厚度成比例地增加，电流阻挡材料的厚度可以通过形成非导电的中间层313而增加。
[0114]非导电的中间层313可以阻挡漏电流。中间层313可以通过阻挡针孔在电阻加热层312和中间层313之间的界面中向外生长而阻挡漏电流。此外，即使释放层314通过重复使用被损坏，由于非导电的中间层313围绕电阻加热层312，电阻加热层312也没有暴露于外部。因此，可以防止由于漏电流而引起的触电危险。
[0115]中间层313可以由具有根据UL94标准的V2程度或更高的防燃性的聚合物形成。在防燃性的中间层313围绕电阻加热层312时，中间层313支撑防燃的整个定影单元300。[0116]虽然中间层313由与根据本发明的上述实施方式的电阻加热层312相同类型的聚合物形成，但是本发明的实施方式不限于此。中间层313可以由与释放层314相同类型的聚合物形成。因此，具有高粘合强度的界面可以形成在中间层313和释放层314之间，中间层313与电阻加热层312 —起用作弹性层，由此降低由于重复使用而在电阻加热层312中积累的疲劳。此外，由于中间层313插入电阻加热层312和释放层314之间，防止了在电阻加热层312和中间层313之间的界面中针孔的向外生长，由此防止释放层314的损坏和由于这样的损坏而引起的漏电流。
[0117]虽然以上已经描述了应用于电子照相成像装置的定影单元的加热构件，但是加热构件的应用范围不限于定影单元，加热构件也可以被应用于需要通过使用电力产生热的热源的各种类型的装置。
[0118]应该理解，在此描述的示例性实施方式仅应该以说明性含义被理解，而不是用于限制目的。在每个实施方式内的特征或方面的描述通常应被理解为可用于其它实施方式中的其它类似特征或方面。
[0119]本申请要求享有2012年8月22日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2012-0091988的权益，其公开通过全文引用结合于此。
【权利要求】
1.一种形成薄膜电阻加热层的方法，该方法包括: 通过采用挤压模制操作在圆柱形构件的外圆周表面上挤出聚合物膏，形成导电性填料分散在其中的聚合物层；以及 通过采用环刮切操作使所述聚合物层的外径均匀，形成所述薄膜电阻加热层。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述薄膜电阻加热层具有100至500 的厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述聚合物层具有Imm或更小的厚度。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述薄膜电阻加热层的在圆周方向上的厚度误差是大约30iim或更小。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述薄膜电阻加热层的在轴向上的厚度误差是大约30iim或更小。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述聚合物膏在100/s的剪切速度时的粘度是大约500帕斯卡秒或更高。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述薄膜电阻加热层的导电性是大约100S/m或更闻。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电性填料包括大约5重量份或更高的碳纳米管。`
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述碳纳米管是IU m或更长。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述薄膜电阻加热层的表面粗糙度Rz是大约20iim或更小。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述薄膜电阻加热层的表面光泽度是5.0GU或更闻。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括硬化所述薄膜电阻加热层。
13.—种加热构件，包括: 圆柱形构件；以及 薄膜电阻加热层，根据权利要求1所述的方法形成在所述构件的外圆周表面上。
14.根据权利要求13所述的加热构件，其中所述薄膜电阻加热层具有lOOym至500iim的厚度。
15.根据权利要求13所述的加热构件，其中所述导电性填料包括大约5重量份或更高的碳纳米管。
16.根据权利要求15所述的加热构件，其中所述碳纳米管是IU m或更长。
17.根据权利要求13所述的加热构件，其中所述薄膜电阻加热层的表面粗糙度Rz是大约20iim或更小。
18.根据权利要求13所述的加热构件，其中所述薄膜电阻加热层的表面光泽度是5.0OT或更高。
19.根据权利要求14所述的加热构件，其中所述薄膜电阻加热层的在圆周方向上的厚度误差是大约30 ii m或更小。
20.根据权利要求14所述的加热构件，其中所述薄膜电阻加热层的在轴向上的厚度误差是大约30iim或更小。
21.根据权利要求14所述的加热构件，其中所述薄膜电阻加热层的在轴向上的加热均匀性是大约10°C或更小。
22.根据权利要求14所述的加热构件，其中所述薄膜电阻加热层的在圆周方向上的加热均匀性是大约10°C或更小。
23.根据权利要求13所述的加热构件，还包括形成在所述薄膜电阻加热层的外表面上的释放层。
24.根据权利要求13所述的加热构件，还包括中间层，该中间层插在所述释放层和所述薄膜电阻加热层之间且包括与形成所述释放层的聚合物和形成所述薄膜电阻加热层的聚合物中的至少一种相同类型的聚合物。
25.一种定影单元，包括: 根据权利要求13至24之一所述的加热构件；以及 加压件，面对所述加热构件且形成用于加压且传输记录介质的定影辊隙。
26.—种成像装置，包括: 打印单元，在记录介质上形成调色剂图像；以及 根据权利要求25所述的定影单元，通过利用热和压力将所述调色剂图像定影在所述记录介质上。`
【文档编号】H05B3/42GK103631124SQ201310225924
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2012年8月22日
【发明者】李相义, 金夏辰, 金东彦, 金东郁, 朴成燻, 裵民钟, 孙仑喆, 周建模 申请人:三星电子株式会社