专利名称：定影带以及具有该定影带的定影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在加压部件之间形成用来使记录介质上的未定影调色剂定影的咬入部并能够循环转动的定影带以及使用该定影带的定影装置。
在具有这一技术的特开平6-318001号中，在图2所示的带子定影方式的定影装置中，具有定影辊R1、加压辊R2和加热兼张力辊R3，在定影辊R1和加热兼张力辊R3之间绷紧设有定影带B。从而形成如下的结构在比定影带B的下部更靠下的部位开有空隙，其中设有导板G，在记录介质D通过加热过的定影带B的下部和导板G之间的加热通路P，记录介质D被预热。这样一来，通过对带有未定影调色剂的记录介质D进行预热，因能够将咬入部的温度设定在低温，能够提高定影带B与调色剂的脱模性，能够得到无偏移的鲜明的定影画像。
在上述的带子定影方式的定影装置中，连接定影辊的中心点和定影辊下方和定影带的接点的直线与连接该接点和加压辊的中心点的直线之间的角度在90°～175°的范围内，从而得到稳定的高画质的定影图象的改良技术已由本申请人申请专利(特愿平7-88357号)。
即使在利用上述那样的带子的定影装置中，也需要使用与现有公开的带子定影方式的定影装置一样热传导性优越且尺寸精度高的定影带。作为这样的定影带，如果使用由具有耐热性高分子材料的聚酰亚胺树脂形成的部件，除因热传导性不充分而难以提高定影速度外，还有起动时要达到稳定温度而花费时间的问题，即使由镍等金属形成的定影带在热传导性或者尺寸精度方面均很优越，但是由于表面设有脱模层时因加热处理而强度降低，所以具有寿命缩短从而不实用的所谓不利之处。
为此，和本申请的申请人作为同一申请人，提出了特愿平7-187100号，该申请克服上述缺点，开发出适合于用在带式定影装置中的长寿命的金属性无接头定影带，并且提供具备高热传导性、高刚度性以及耐热性、耐疲劳性也优越的金属性定影带，该申请注册为专利第2706432号。
在该现有的专利中，涉及一种定影带，其在加压部件之间形成用于压热定影记录介质上的未定影调色剂的咬入部并可循环转动，其特征在于，由含有0.05～0.6质量％锰的镍锰合金形成的显微威式硬度在450～650范围内的无接头电铸薄带作为基体而形成。
根据这样结构的现有专利，虽然能够达到上述目的，但是在高温环境下的耐久性还有进一步改善的余地，希望进一步加以改良。
为了解决上述课题实现上述目的，本发明的定影带，根据第1方面，在加压部件之间形成用于定影记录介质上的未定影调色剂的咬入部并可循环转动，特征在于，含有碳素0.05～0.12质量％的镍碳合金形成的无接头电铸薄带作为基体而形成。
此外，根据第2方面，该发明中的定影带的特征为上述碳素的含有率在0.055～0.10质量％的范围内。
根据第3方面，本发明的定影带的特征在于上述碳素的含有率相应于投入到电解液中的二次增白剂的投入量而加以调整。
根据第4方面，本发明的定影带的特征在于上述二次增白剂是2-丁炔-1，4-二醇。
根据第5方面，本发明的定影带的特征在于上述碳素的含有率相应于电解液中所通的阴极电流密度的变化而加以调整。
根据第6方面，本发明的定影带的特征在于上述基体的表面设有脱模层。
根据第7方面，本发明的定影装置，它包括定影辊；与该定影辊在特定压力下转动接触的加压辊；与上述定影辊间隔配设的加热辊；无接头地挂绕在该加热辊和定影辊上的定影带；以及加热上述定影带且加热通过上述定影辊和加压辊的转动接触部的胶片上的未定影调色剂的发热部件，表面上带有未定影调色剂的胶片沿着某一方向通过上述转动接触部，从而使得上述未定影调色剂在上述胶片上定影，其特征在于上述定影带由含有碳素0.05～0.12质量％的镍-碳合金形成的无接头电铸薄带作为基体而形成。
本发明的定影带必须是无接头形状，该基体由以下电铸法制造使用能够电解析出镍-碳合金的电解液，将由例如不锈钢等制造的母模作为阴极。作为该种情况下的电解液，能够使用在例如氨基磺酸类等众所周知的镍电解液中加入适当的PH调整剂、凹痕防止剂、增白剂等各种添加剂后的溶液，通过控制不饱和有机化合物类的二次增白剂的浓度、电解液温度以及阴极电流密度等，能够得到由含有期望的碳素含量的镍-碳合金形成的电铸体。
然后，切去该电铸体的侧面端部后从母模上脱离、经过洗净、干燥、机械加工等能够制造出具有期望形状和尺寸的基体。
本发明的定影带在上述基体的表面涂敷适当底层涂料后设置脱模层而制造，作为该脱模层，通过单独或者组合使用例如硅酮橡胶、含氟橡胶、含氟树脂等具有耐热性和非黏着性的材料，形成单层或者多层。
本发明的定影带，由于挂绕在定影辊和加热辊之间，在两辊间循环转动的时候反复受到弯曲应力，故难以使之疲劳的结构很重要。这样，从热传导性和尺寸稳定性方面看虽然最好使用金属材料，但是由于纯镍的电解析出物结晶组织粗大从而机械强度小，作为形成定影带用的材料耐久性不好。为此，为了得到结晶组织致密的电解析出物，如果在电解液中加入增白剂，虽电解析出物的机械强度得以改良，但耐久性没怎么改善。
但是如果选用通过电铸碳素含有量在0.05～0.12质量％范围内的镍-碳合金而得到的无接头片状基体、特别是在高温环境下具有耐久性的材料，即使对于反复弯曲也不易引起脆化，高温耐久性得到显著改善。
本发明的定影带，在满足上述碳素含有量的必要条件的基体的表面上，设置由硅酮橡胶、含氟树脂等具有耐热性和非黏着性的材料形成的脱模层。这样，即使使用的硅酮油等脱模油的量极少，和调色剂的脱模性也很好，可以防止因调色剂的附着而弄脏定影带，除能够得到不会发生偏移等现象的鲜明的画像之外，还显示出可性能稳定不劣化地能长期使用的优越性能。
图2是表示
图1所示的定影装置中各个辊轴端部的支持状态的剖视图。
图3是单独将本发明的定影带的结构取出进行表示的主视图。
(定影装置10的简略说明)首先，如图1所示，该实施方式的定影装置10，作为外壳(housing)结构，具有未图示的电子式画像形成装置，比如，固定在电子打印机的框架上的外壳12。该外壳12由直接固定在装置框架上的底板14和从该底板14的前后两个侧边上竖起的侧板16构成。而且，图1作为主视图而加以描述，详细情况在后面加以说明，但是，按照利用未图示的搬送机构从图中右方向左方进行搬送的方式设置上面带有未定影调色剂的未定影胶片。
其中，支撑后面所述的加热辊28自由转动的滑动托架18，按照相对于两个侧板16而沿着图中上下方向自由滑动的方式被安装在外壳12内的上部。此外，在外壳12的下部，支撑后面所述的加压辊26自由转动的摆动托架20是在相对于两个侧板16绕着支撑轴22而自由摆动的状态下由两个侧板支撑着。
而且，该定影装置10作为辊式结构而具有绕着指定轴线而转动自由地支撑在两个侧板16之间的定影辊24；位于定影辊24的略微下方(具体来说是图中左斜下方)并与它处于转动接触的状态、而且绕着与定影辊24的固定轴线平行设置的固定轴线而转动自由地支撑在摆动托架20上的加压辊26；以及在位于定影辊24的略微上方位置的状态下转动自由地支撑在滑动托架18上的加热辊28。
此外，该定影装置10还具备设置在加热辊28内部的比如卤灯等的加热源30、无接头地挂绕在定影辊24和加热辊28之间的定影带32。
其中，详细情况会在后面加以叙述，定影辊24作为具有弹性的辊构成，一方面，加压辊26由比弹性辊硬的具有高硬度的辊构成。另一方面，通过第1线圈弹簧34，向摆动托架20提供沿着加压辊26与定影辊24压力接触的方向、绕支轴22转动的势能。结果，在定影辊24和加压辊26相互转动接触的部位(咬入部)，两者在指定的压力下而相互接触，由于它们之间的接触而造成定影辊24在转动接触部位变为凹进状态。即，按照充分确保咬入宽度的方式而进行设置。
此外，该定影装置10，还具备设置在与滑动托架18的各个端部相对应的侧板16之间、向加热辊28提供离开定影辊24这一方向的势能、用于向定影带32施加指定张力的第2线圈弹簧36。该第2线圈弹簧36是在左右各个端部前后均有一对。
此外，在上述外壳12内，在装配有将未定影胶片导向转动接触部的咬入导板38的同时，安装有将通过转动接触部从而完成了定影动作的已定影胶片向排纸口搬送的排纸导板40。而且，在外壳12内，还装配有用于检出位于定影带24的外表面、在定影带32没有挂绕的部分而且相对于定影辊24的转动方向比转动接触部更处于上游一侧位置处那一部分的表面温度的热控管42。其中，在该实施方式中，该热控管42采用与被检测部位的表面接触从而检测出该表面温度的接触式结构。
另外，该热控管42的温度检测位置并没有限定在上述定影辊24的外周面且定影带32没有挂绕的部分，也可以按照检测位于挂绕在定影辊24外周上的定影带32的外周面且相对于定影辊24的转动方向比转动接触部更处于上游一侧位置处那一部分的表面温度的方式来安装。在此情况下，该热控管42优选采用非接触式。
这样，通过未图示的搬送机构向着定影装置10搬送来的未定影胶片的前端首先与咬入导板38的上面接触、并在导入状态下向斜上方搬送，然后，通过该咬入导板38引导的未定影胶片在其前端首先与加压辊26的外周面接触后、沿着加压辊26的外周面移动并导入到定影辊24和加压辊26的转动接触部内。
在大致这样构成的定影装置10中，借助于未图示的搬送机构而搬送到咬入导板38上面的未定影胶片S在未定影调色剂没有附着的下面与咬入导板38接触并由其支持的同时，通过向挂绕有定影带32的定影辊24和加压辊26的转动接触部(咬入部)引导、在挤压接触的状态下插入到24、26两者之间，未定影调色剂被热压并在胶片上被定影。
以下按照顺序逐个说明上述各个构成元件。
(定影辊24的说明)上述的定影辊24由通过轴承44(图2所示)被转动自由地支撑在侧板16上的芯轴24A以及位于该芯轴24A的外周同轴配设的挂绕有定影带32的辊主体24B构成。该定影辊24的辊外径在本实施方式中设为25.0mm。其中，在该实施方式中，芯轴24A由直径15mm的铁制轴形成，辊主体24B由在芯轴24A的外周装配上厚度5mm的硅酮橡胶耐热弹性体(具体情况是在辊子上的ASKER C硬度为23度)形成。
此外，如图2所示，在芯轴24A的一端的轴部上，借助于后面详细叙述的单向离合器48而安装有与其同轴的第1从动齿轮46，同轴安装在加压辊26的后述芯轴26A的一端部的第2从动齿轮50与该第1从动齿轮46啮合。另一方面，虽然详细情况没有图示，但是构成驱动机构52的一部分的驱动齿轮与该第2从动齿轮50啮合。这样一来，来自驱动机构52的驱动力借助驱动齿轮作为图1中反时针方向的转动力传递到第2从动齿轮50，紧接着，作为图1中顺时针方向的转动力传递到第1从动齿轮46，通过单向离合器48将该转动力传递到定影辊24上。
(单向离合器48的说明)
其中，该单向离合器48按照相对于定影辊24的第1从动齿轮46允许图中顺时针方向的相对转动而不允许图中逆时针方向的相对转动的方式、即两者一起转动的方式而构成。即设置为，定影带32与加压辊26摩擦结合、并且定影辊24与定影带32摩擦结合，通过加压辊26，定影辊24和定影带32在从动(连接转动)状态下，向着定影辊24的图中顺时针方向转动的转速与加压辊26的转速相同，定影辊24的转动也比第1从动齿轮46的转动略微快一点。
(加压辊26的说明)如上所述，加压辊26由通过轴承54转动自由地支撑在侧板16上的芯轴26A以及位于该芯轴26A的外周同轴配设的辊主体26B构成。该加压辊外径设为24mm。其中，在该实施方式中，芯轴26A由外径21mm、壁厚2mm的铁管形成，辊子主体26B由装配在芯轴26A的外周上的厚度1.5mm的硅酮橡胶耐热弹性体(具体情况是位于比定影辊24还硬的辊子之上的、ASKER C硬度为74～75度的材料)形成。
此外，配置在芯轴26A的一端的轴部，同轴固定有第2从动齿轮50，该第2从动齿轮50与上述的第1从动齿轮46啮合，借助于未图示的驱动齿轮将来自于其的驱动力直接传递给第2从动齿轮50，沿着与定影辊24相反的逆时针方向转动驱动加压辊26。
其中，在本实施方式中，加压辊26被设为未定影胶片的搬送用主驱动，按照定影辊24即使在热膨胀时的转速也不比加压辊26的转速大的方式设置第1及第2从动齿轮46、50的齿轮比。即，按照定影辊24通过第1从动齿轮46而被转动时的转动速度比通过定影带32和加压辊26摩擦结合而被转动时的转动速度略微慢一点的方式来设置。
另一方面，在本实施方式中加压辊26并不位于定影辊24的正下方，而是从定影辊24的正下方，配置在沿着未定影胶片的搬送方向偏向下流侧的位置，在将连接加热辊28和定影辊24的两个中心点的线段作为基准线的情况下，将加压辊26配设在该基准线与连接定影辊24和加压辊26的两个中心点的线段形成的角度成为规定锐角的位置上。而且，连接定影辊24和加压辊26的中心点的线段设定为与未定影胶片的搬送方向近似垂直相交的方式。
(加热辊28的说明)
在该实施方式中，内置上述第1加热源30的加热辊28由在直径18mm壁厚0.1mm的薄壁状铁管制芯轴的外周面上涂有厚度20um的PTFE的覆盖层后的部件组成。即，该加热辊28以缩短预热时间为目的，按照具有薄片芯轴的方式来形成。此外，该加热辊28的两端通过轴承56而转动自由地被支撑，在各个轴承56的内侧插入有耐热树脂的聚醚酮醚(PEEK)制的垫圈58，通过这一结构，防止定影带32循环转动过程中的蛇行或者偏向一侧。
在该加热辊28的内部内置有作为发热部件的第1加热源30，在本实施方式中，第1加热源30由最大功率为800W的卤灯构成。
(定影带32的张力施加机构的说明)如上所述，在本实施方式中，作为向定影带32施加张力用的机构，具有向着使加热辊28离开定影辊24的方向施加势能的第2线圈弹簧36。
即，通过该第2线圈弹簧36的动力借助滑动托架18，使加热辊28向着从定影辊24离开的方向偏转，由此呈环状挂接在加热辊28和定影辊24上的定影带32因受到规定的张力而伸展为绷紧状态。
这样通过第2线圈弹簧36的作用，定影带32与加压辊26摩擦结从而连动转动，而且与该定影带32的连动转动相应，定影辊24在没有相对于定影带32滑动或者松弛的稳定状态下被迫从动(跟着一起转动)。
(定影带32的说明)上述定影带32是形成本发明的特征的零部件，为了在到达定影温度后不再添加过剩的热量而能够使未定影胶片S上的未定影调色剂定影，该定影带32上1平方厘米所具有的热容量优选在0.002cal/℃～0.025cal/℃的范围内。
为此，在本实施方式中，采用如下的结构，如图3所示，定影带32具有内径55mm厚度40μm的镍质电铸的无接头带基体32a，在该带基体32a的表面涂有厚度300μm的耐热硅酮橡胶，此外，在该耐热硅酮橡胶层的外周上涂有厚度30μm的PFA制的耐热脱模层32b。
在上述结构的定影装置中使用的定影带32按照以下的方式作成。
首先，按照下面表1的配方，准备将四水氨基磺酸镍(SN)和硼酸水溶液(BA)调和过的水溶液，使液体在充填有活性炭的容器和电解槽之间循环流动的同时，在低电流下进行电解精制，然后，添加作为一次增白剂的奈-1，3，6-三磺酸三钠和作为二次增白剂的2-丁炔-1，4-二醇，此外，添加凹痕防止剂直到表面张力变成36mN/m为止，从而调制出8个种类的电解液A～H。
表1
SN四水氨基磺酸镍BA硼酸一次增白剂1，3，6-奈三磺酸三钠二次增白剂2-丁炔-1，4-二醇使这些电解液维持液温60℃、pH4.5并对之进行连续搅拌，将转动的不锈钢制的圆筒状母模作为阴极，装有镍丸的钛制箱笼作为阳极，按照表1所示的电流密度条件进行电铸，在母模的表面形成厚度40μm的电解析出物。将这些电解析出物与母模一起从电解槽中取出并水洗，在切掉电解析出物体的端部后将其放入水中，使电解析出物体从母模上剥离、拔下来后充分洗净并进行干燥，就形成了无接头的带状金属基体。
而且，在该形成作业中，关于金属基体A，虽然作为二次增白剂调和有2-丁炔-1，4-二醇，但是在对所形成的金属基体A进行成份分析后的结果中检测出碳成分，虽然是极微量(质量百分比0.0076)。估计是受到电解液中添加的一次增白剂或者电解液中具有极微量的不纯物质的影响而造成的。
对于金属基体A～D，使其阴极电流密度设定为固定的10.5A/平方dm，通过改变二次增白剂的配比，形成具有不同碳素含有量的金属基体，但是从金属基体E开始，在该电流密度下，由于不能得到提高了碳素含有率的无接头带状金属基体，所以在此以后，按照和金属基体D相同的方式设定二次增白剂的配比，逐渐降低电流密度，就形成不同碳素含有率的金属基体。
为了测定如此形成的无接头带状金属基体在高温环境下的疲劳强度，通过机械加工将无接头带状金属基体切断为宽度20mm切断，从周长172.7mm的无接头带状金属基体上沿着轴方向切断，得到长度172.7mm的8个测试品A～H。但是对测试品H来说，碳素含有率太高，位于母模表面上的电解析出物没有制成薄膜，实际上，得不到测试品。
对各个测试品A～G通过利用疲劳试验机(INSTRON8871)的疲劳试验系统按照JIS Z2201的基准进行疲劳试验。在该疲劳试验中，首先，形成规定的形状作为在JIS Z2201中规定的13B号试验片。作为该试验片的形状及尺寸，设定宽度W为12.5mm，标点距离L为50mm，平行部位的长度P为60mm，肩部的半径R为20mm，手持部的宽度B为20mm。此外，有关厚度T，按照JIS的规定来设置测试品的厚度。
然后，作为前处理，加热该成形后的试验片使各个测试品在220℃的电炉中经过2小时。实施这样的前处理后，安装在疲劳试验机上，在以下条件下，往返最大应力550N/平方mm，环境温度250℃，应力反复频率15Hz，测定直到断裂为止应力往返的次数。
对于该测定结果有以下的评价。即，鉴于现有情况下实际使用中供给的镍制电铸带到断裂为止的往返次数是10万次，多一个数量级的100万次作为“可”这一评价的最低基准，对没有达到该基准而作为不可的评价给予(×)来表示，对于接近最低基准附近的值基本上比现有情况确实有所改善的方案不给予不可(×)的评价而是用(△)来表示，超过最低基准的方案给予作为可的评价用(○)来表示。
根据这一评价结果，就可以判明由碳素含有率在0.05～0.12质量％范围内的镍-碳合金形成的试验片在高温环境下到断裂为止的使用寿命显著地变长，疲劳强度提高。
而且，在碳素含有率在0.14质量％的方案(测试品H)中，在母模的外周面上没有形成电解析出物体，而且碳素含有率在0.034％质量比以下的方案(测试品A～C)在高温环境下的耐久性差，碳素含有率在0.048％质量百分比的方案(测试品D)在高温环境下的耐久性处于可或者不可的状况，处于既不能判断为耐久性差的方案也不能判断为好的方案的状态。
据此而判断出为了实现高温环境下的高耐久性，该发明中的碳素含有率质量比优选在0.05质量％以上0.12质量％以下的范围，特别是0.07质量％以上0.10质量％以下的范围更优选。
换句话来说就是，根据该发明，通过由镍-碳合金形成作为定影带的基体而使用的无接头电铸薄带，且指定其碳素含有率在0.05％以上0.12％以下的质量比范围，能够确实实现高温环境下的高耐久性，在该产业上的利用性具有很高的评价。
本发明并没有限制上述实施方式的结构或者材料，不用说只要在不脱离本发明要旨的范围内可以有各种变化。
比如，在上述实施方式中，虽然使用奈-1，3，6-三磺酸三钠作为一次增白剂来说明，但是本发明并没有限制于这种材料，作为一次增白剂只要是具有＝C-SO2结构的有机化合物即可，不用说能够使用例如邻磺酰苯酰亚胺、奈-1，5-二磺酸二钠等。
此外，在上述实施方式中，虽然使用2-丁炔-1，4-二醇作为二次增白剂来说明，当然，本发明并没有限定于这样的材料，只要是不饱和的有机化合物(含有C＝O、C＝C、C≡C、C＝N、C≡N、N-C＝S等基的化合物)即可，比如香豆素、乙撑氰醇。
如上详述，根据该发明，可以提供在高温下能够实现高耐久的定影带。
权利要求
1.一种定影带，在加压部件之间形成用于使记录介质上的未定影调色剂定影的咬入部并可循环转动，其特征在于以含有碳素0.05～0.12质量％的镍碳合金形成的无接头电铸薄带作为基体而形成。
2.根据权利要求1所述的定影带，其特征在于所述碳素的含有率相应于投入到电解液中的二次增白剂的投入量而加以调整。
3.根据权利要求2所述的定影带，其特征在于所述二次增白剂是2-丁炔-1，4-二醇。
4.根据权利要求1所述的定影带，其特征在于所述碳素的含有率相应于电解液中所通的阴极电流密度的变化而加以调整。
5.根据权利要求1所述的定影带，其特征在于所述基体的表面设有脱模层。
6.根据权利要求1所述的定影带，其特征在于所述碳素的含有率优选在0.055～0.10质量％的范围内。
7.一种定影装置，它包括定影辊；与该定影辊在规定压力下转动接触的加压辊；与所述定影辊间隔配设的加热辊；无接头地挂绕在该加热辊和定影辊上的定影带；以及加热所述定影带且加热通过所述定影辊和加压辊的转动接触部的胶片上的未定影调色剂的发热部件，表面上带有未定影调色剂的胶片沿着某一方向通过所述转动接触部，从而使得所述未定影调色剂在所述胶片上定影，其特征在于所述定影带由含有碳素0.05～0.12质量％的镍-碳合金形成的无接头电铸薄带作为基体而形成。
8.根据权利要求7所述的定影装置，其特征在于所述碳素的含有率相应于投入到电解液中的二次增白剂的投入量而加以调整。
9.根据权利要求8所述的定影装置，其特征在于所述二次增白剂是2-丁炔-1，4-二醇。
10.根据权利要求7所述的定影装置，其特征在于所述碳素的含有率相应与电解液中所通的阴极电流密度的变化而加以调整。
11.根据权利要求7所述的定影装置，其特征在于所述基体的表面设有脱模层。
12.根据权利要求7所述的定影装置，其特征在于所述碳素的含有率优选在0.055～0.10质量％的范围内。
全文摘要
本发明提供一种即使在高温环境下也能够达到高耐久性的定影带以及定影装置。本发明中的定影带(32)在加压部件(26)之间形成用于定影记录介质上的未定影调色剂的咬入部并能够循环转动，以含有碳素0.05～0.12质量％的镍碳合金形成的无接头电铸薄带作为基体(32a)而形成。
文档编号G03G15/20GK1448805SQ02158668
公开日2003年10月15日 申请日期2002年12月19日 优先权日2002年4月2日
发明者高木正夫, 犬饲刚贵 申请人:日东工业株式会社