CN102200744B - 定影单元用部件的制造方法及定影单元用部件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种定影部件、加压部件等定影单元用部件的制造方法,其可以防止残存的内部应力引起的长期使用时产生的轴向裂纹。一种定影单元用部件的制造方法,该定影单元用部件具有基材、橡胶弹性层及PFA层,该方法包括如下工序:底层形成工序,在通过在基材的该外周面上设置橡胶弹性层而形成的橡胶辊的外周面上涂敷含有低熔点氟树脂的底漆而形成底层;橡胶辊包覆工序,用通过将内径小于或等于橡胶辊外径的PFA管扩径至内径大于橡胶辊的外径而形成的热收缩性管包覆橡胶辊;PFA层形成工序,将热收缩性管加热至大于或等于PFA的结晶化温度,使热收缩性管进行热收缩从而熔融在橡胶辊的外周面上以形成PFA层;再加热工序,将PFA层加热至大于或等于该PFA层中所含的PFA的熔点的温度以进行再加热;根据需要还包括骤冷工序。
Description
技术领域
本发明涉及定影单元用部件的制造方法以及定影单元用部件,所述定影单元用部件用于在复印机等OA设备的定影单元中所使用的定影辊或定影带、加压辊或加压带等。
背景技术
在电子照相方式的复印机、传真机、激光束打印机等成像装置中,通常通过以下各工序形成图像:使感光体鼓同样地且均匀地带电的带电工序;进行像曝光以在感光体鼓上形成静电潜像的曝光工序;使调色剂附着在静电潜像上以形成调色剂图像的显影工序;将感光体鼓上的调色剂图像转印到纸或合成树脂片等被转印材料上的转印工序;使被转印材料上的未定影的调色剂图像定影的定影工序;除去感光体鼓上的残留调色剂的清洁工序等。
在上述各工序中,使用例如带电辊或带、转印辊或带、显影辊或带、定影辊或带、加压辊或带等之类的各种辊部件或带部件。要求这些部件具有适合于各自用途的各种功能。
例如,在定影工序中,通常通过对被转印材料上的未定影的调色剂图像进行加热、加压而将其定影在被转印材料上。在现有的加热、加压方式的定影单元(定影部)中,将圆筒状的定影辊和加压辊相对设置,使负载有未定影的调色剂图像的被转印材料从两辊之间通过,对未定影的调色剂图像进行加热、加压,从而定影在被转印材料上。定影辊在其内部内装有电热加热器等加热装置,由此控制定影辊表面的温度。但是,这种定影辊具有如下缺点:为了利用内装的加热装置使定影辊的表面温度上升至定影温度,需要花费时间,并且从打开电源到能够运行的等待时间长。
针对于此,近年来开发了这样一种定影单元,其中加热装置隔着被可旋转地支撑的薄的定影带而与加压辊相对设置。使负载有未定影的调色剂图像的被转印材料从定影带和加压辊之间通过时,隔着薄的定影带,加热装置产生的热基本上直接施加于未定影的调色剂图像,因此,打开电源后,仅需要非常少的等待时间就可以形成定影的调色剂图像。
另外,近年来,在成像装置中,对打印(印刷、复印)的高速化、图像的全彩色化及节能化的要求提高了。为了谋求打印的高速化,需要提高定影单元的加热效率,以高速地使未定影的调色剂图像定影在被转印材料上。
在形成全彩色图像时,在显影工序中使用青色、品红色、黄色、黑色等各色的彩色调色剂依次进行显影,在转印工序中将各色的彩色调色剂图像依次层叠从而转印到被转印材料上。在定影工序中,需要对厚度比单色的调色剂图像大的未定影的调色剂图像加热加压,使其急剧熔融,从而定影在被转印材料上。因此,需要提高定影单元的加热效率。
在成像装置中,定影单元的能量消耗大。因此,为了节能,期望采用节省定影单元的加热所需要的电力的方法、或提高定影时的加热效率的方法。只要能够提高定影单元的加热效率,就会相应地节省电力。
在这些成像装置的各种部件中,对定影工序中所配置的定影单元的定影辊或定影带、或者加压辊或加压带有如下要求:(1)表面的调色剂的防粘性优异,没有附着在被转印材料上的未定影的调色剂;(2)热传导性优异,可以有效地将未定影的调色剂图像定影在被转印材料上;(3)耐久性优异,可以长期发挥稳定的功能。在本发明中,将定影辊、定影带、加压辊及加压带统称为“定影单元用部件”。此外,定影带有时做成环带状或套筒状而使用,例如,有时作为定影套筒而组装在定影单元中。
从这些要求出发,使用这样的部件作为定影单元用部件:在该部件中,在由基材及橡胶弹性层形成的橡胶辊的表面上形成氟树脂层,所述氟树脂为调色剂防粘性、耐热性和耐久性优异的材料。
作为形成氟树脂层的氟树脂,使用四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯/三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等各种氟树脂中的1种或多种的组合等,优选使用四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。
PFA具有耐热性、熔融流动性、挤出成形性,并且可以得到在调色剂防粘性、表面平滑性等方面优异的氟树脂层。另外,PFA的熔点通常为280~320℃左右,与同样为氟树脂的PTFE相比,PFA的熔点低,因此,与PTFE相比,PFA可以在较低温度下进行与橡胶辊的层压处理,所以,不会使橡胶弹性层劣化。
作为表面具有氟树脂层的定影单元部件的制造方法,例如可以列举:在模具内面涂敷液体状氟树脂涂料并烧结从而在模具内面形成由氟树脂形成的筒状固化膜,然后,将辊轴插在模具的轴心中,同时在固化膜与辊轴之间注入液状橡胶,进行橡胶的热硫化,由此制造具有氟树脂层的定影辊的方法;以及,通过在辊(其中在金属制的轴上形成有橡胶弹性层等)的表面涂敷液状氟树脂涂料并进行烧结,形成氟树脂层的方法等。
但是,在这些使用模具的方法中,在将定影辊从模具上脱模时,有时一部分氟树脂层剥落或者在氟树脂层上产生皱褶。还存在着使用模具时制造成本升高的问题。另外,在涂敷液状氟树脂的方法中,氟树脂的烧结温度比橡胶弹性层的耐热温度高,因此,有时橡胶弹性层发生劣化。
在专利文献日本特开昭64-1534号公报(专利文献1)中,提出了这样的方法:在预先经过了底漆处理的圆柱状制品上将热流动性氟树脂制的热收缩性管收缩固定,然后在大于或等于氟树脂的熔点的温度下进行加热熔融,但由于熔融温度为330~400℃,因此,橡胶弹性层有可能劣化。
此外,还已知专利文献日本特公昭47-20747号公报(专利文献2)等中公开了这样的方法:使具有热收缩性的氟树脂制管加热收缩以固定在橡胶辊上从而制造定影辊,但该方法存在如下缺点:需要对具有热收缩性的氟树脂制管进行内面处理等制造工序繁琐,而且粘结力不稳定,粘结的耐久性低。
另外,在国际公开第2008/126915号(专利文献3)中,作为定影辊或定影带(其中在基材上依次形成有弹性层、表层)的制造方法,记载了如下方法:在上述弹性层的外周面上涂敷含有PFA的粘结剂,将涂敷有粘结剂的弹性层***到具有热收缩性的PFA管(与弹性层的外周径相比,该PFA管的内周径大一些)中,然后,加热至PFA管及粘结剂中的PFA的熔点以上的温度,使PFA管热收缩3~20%,同时,利用含有PFA的粘结剂将弹性层的外周面与PFA管的内周面粘结,在弹性层上形成PFA层作为表层。
另外,在专利文献日本特开2004-276290号公报(专利文献4)中记载了这样的氟树脂包覆辊的制造方法:在氟树脂管(其内径比辊基材(相当于橡胶辊)的外径小)的内周面和/或辊基材的外周面上涂敷低粘度的粘结剂,接着,一边在氟树脂管的一端扩展其直径,一边包覆辊基材,在进行包覆时,将粘结剂用作润滑剂。该方法中记载了:将其内径小于辊基材的外径的氟树脂管扩径而进行包覆,因此,在管中不会产生皱褶,而且可以使氟树脂管和辊基材可靠地贴合。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开昭64-1534号公报
【专利文献2】日本特公昭47-20747号公报
【专利文献3】国际公开第2008/126915号
【专利文献4】日本特开2004-276290号公报
发明概述
本发明所要解决的问题
当在橡胶辊上覆盖热收缩性PFA管、并进行加热以收缩时,在扩径处理之前的PFA管的内径比橡胶辊的弹性体层的外径大的情况下,收缩时的PFA管几乎没有挤压力,因此,收缩后,空气残留在PFA管和橡胶辊之间,容易产生气泡。有气泡存在的话,辊或带的有气泡的部分的热传导率降低,所以,有时发生定影不良,或者有时以有气泡的部分为起点,辊或带发生层间剥离。
作为热收缩性PFA管,如果使用其扩径处理之前的内径小于或等于橡胶辊的外径的PFA管,则在将热收缩性PFA管加热以收缩时,气泡被来自PFA管的对橡胶辊的挤压力而挤出,难以产生气泡。但是,热收缩性PFA管不会缩径至扩径处理之前的PFA管的内径的程度,而且,热收缩性PFA管的内部应力没有完全被除去,因此,在使用辊或带时,有时会产生轴向上的裂纹。
即,通常利用挤出成形来制造PFA管,由于熔融的PFA树脂的流动,另外由于PFA树脂通过挤出成形机中的用于除去异物的网眼或多孔板(breaker plate)时,局部的温度偏差会引起PFA树脂的组成变化等,PFA树脂中在流动方向上被取向。另外,为了制造热收缩性管而进行扩径,由此,在径向方向上蓄积有内部应力。作为热收缩性管,如果使用其扩径处理之前的内径小于或等于橡胶辊的外径的PFA管,则在加热收缩时的温度范围内,热收缩性管的内部应力不会充分释放而是有残存,因此,有时由于使用定影单元用部件时伴随的加热或弯曲,应力集中在树脂取向的方向上,从而产生轴向的裂纹。特别是,在将定影带用作定影套筒时,为了抑制该定影套筒(定影带)与该定影套筒的加热器或导向部件之间的摩擦阻力,虽然涂敷了氟树脂等润滑脂,但该润滑脂附着在定影套筒的内面并浸透,有时在定影套筒上产生裂缝。
本发明要解决的问题在于,提供一种防止辊或带的轴向裂纹的定影单元用部件的制造方法。
本发明解决以下问题:在具有基材、橡胶弹性层及PFA层的定影单元用部件的制造方法中,用热收缩性管包覆橡胶辊,使该热收缩性管热收缩,从而在该橡胶辊的外周面上形成PFA层,由此得到在该橡胶辊与PFA层之间难以残留气泡的定影单元用部件,其中所述热收缩性管是通过将内径小于或等于所述橡胶辊的外径的PFA管扩径至其内径大于所述橡胶辊的外径的程度而得到的,并且所述橡胶辊是通过在基材的外周面上设置橡胶弹性层而形成的。即,本发明所要解决的问题在于,提供一种定影单元用部件的制造方法,在现有的定影单元用部件中,没有充分地除去在橡胶辊外周面上所形成的PFA层的残余应力,结果,在长期使用时在定影单元用部件中产生轴向裂纹,而本发明的制造方法可以有效地防止在定影单元用部件中产生轴向裂纹。
解决问题的手段
本发明人为了解决上述问题而进行了潜心研究,想到了:对将PFA管扩径后的热收缩性管进行加热使其收缩,并使其与橡胶辊熔融一体化,从而利用PFA管在橡胶辊的外周面上形成PFA层,然后,加热到大于或等于该PFA管中所含的PFA的熔点的温度以进行再加热,由此释放并除去由热收缩后的PFA管形成的PFA层的内部应力,从而,防止辊或带的轴向裂纹。
这样,根据本发明,提供一种定影单元用部件的制造方法,其中所述定影单元用部件具有基材、橡胶弹性层、以及含有大于或等于70重量%的四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)的PFA层,其中,该方法包括如下工序:
(I)底层形成工序,在橡胶辊的外周面上涂敷含有氟树脂的底漆而形成底层,所述橡胶辊是通过在具有外周面的基材的该外周面上设置橡胶弹性层而形成的,并且所述氟树脂的熔点低于或等于所述PFA层中所含的PFA的熔点;(II)橡胶辊包覆工序,用热收缩性管包覆形成有所述底层的橡胶辊,所述热收缩性管是通过将内径小于或等于形成有所述底层的橡胶辊的外径、并且含有大于或等于70重量%的PFA的PFA管扩径至其内径大于形成有所述底层的橡胶辊的外径的程度而得到的;(III)PFA层形成工序,通过将包覆橡胶辊的所述热收缩性管加热至大于或等于该热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度的温度,使该热收缩性管热收缩,同时,经由所述底层而熔融在形成有所述底层的橡胶辊的外周面上,从而形成PFA层;以及,(IV)再加热工序,将所述PFA层加热至大于或等于该PFA层中所含的PFA的熔点的温度,以进行再加热。
另外,根据本发明,提供如上所述的制造方法,其中,在所述PFA层形成工序中,将包覆橡胶辊的所述热收缩性管加热至低于PFA层中所含的PFA的熔点的温度。
另外,根据本发明,提供如上所述的制造方法,其中,在所述再加热工序之后,进一步包括以大于或等于200℃/分钟的速度冷却所述PFA层的骤冷工序,由此提高该PFA层的膜强度。
根据本发明,提供如上所述的制造方法,其中,所述PFA层的厚度小于或等于50μm。
另外,根据本发明,提供如上所述的制造方法,其中,所述PFA管是在380~440℃下进行挤出成形而形成的。
此外,根据本发明,提供如上所述的制造方法,其中,在进行所述PFA层形成工序时,在所述基材中安装金属制的轴。
另外,根据本发明,提供如上所述的制造方法,其中,在进行所述再加热工序时,不安装所述金属制的轴。
而且,根据本发明,提供如上所述的制造方法,其中,所述基材由金属或耐热性树脂形成。
另外,根据本发明,提供如上所述的制造方法,其中,所述橡胶弹性层由含有选自由硅橡胶和氟橡胶构成的组中的至少1种耐热性橡胶以及热传导性填料的橡胶组合物形成。
而且,根据本发明,提供如上所述的制造方法,其中,所述定影单元用部件为定影辊或定影带或者加压辊或加压带。
而且,根据本发明,提供一种定影单元用部件,其特征在于,利用以上所述的定影单元用部件的制造方法来制造。
发明效果
根据本发明,可以制造定影单元用部件,该定影单元用部件的制造方法为在具有外周面的基材上形成有橡胶弹性层及PFA层的定影单元用部件的制造方法,其中,将已扩径至直径大于或等于橡胶辊的外径、并且具有热收缩性的PFA管加热至大于或等于PFA的结晶化温度的温度以使其收缩,同时,经由底层与橡胶弹性层熔融一体化,然后,加热至大于或等于PFA管的熔点的温度以进行再加热,因此,在橡胶弹性层和PFA层之间难以产生气泡,而且,PFA层的内部应力得以释放,因此,长时间保持强度,表层不会产生层间剥离,并防止作为辊或带的表层的PFA层的轴向裂纹。
另外,根据本发明,通过在所述再加热之后包括将PFA层骤冷的骤冷工序,可以制造表面平滑且高硬度的定影单元用部件。
此外,根据本发明,可以获得定影单元用部件,该定影单元用部件难以产生气泡,长时间保持强度,表层不会产生层间剥离,并防止作为辊或带的表层的PFA层的轴向裂纹。
附图简要说明
图1是本发明的定影辊的剖面图。
图2是使用了定影带和加压带的定影单元的剖面图。
图3是使用了定影带和加压辊的定影单元的剖面图。
具体实施方式
下面,主要以定影辊作为具体例进行说明,但是在定影带、加压辊及加压带中也同样。
图1为示出利用本发明的制造方法制成的定影辊的剖面示意图。图1中,1为定影辊,2为基材,3为橡胶弹性层,4为由含有氟树脂的底漆形成的层,5为PFA层。在加压辊中也为同样的剖面结构。另外,在定影带或加压带中也为同样顺序的层叠结构。
1.基材
作为本发明的具有外周面的基材,可以从圆筒状或圆柱状的成形体、及环状带(也称为无缝带)型的金属管或耐热性树脂管等中选择使用。
圆筒状或圆柱状的成形体通常为由热传导性良好的铝、铝合金、铁、不锈钢等金属;氧化铝、碳化硅等陶瓷等形成的圆筒状或圆柱状的成形体。圆筒状或圆柱状的成形体可以为在两端具有轴承部的轴形状。
金属管或耐热性树脂管等管状的基材为由金属或耐热性树脂形成的管,通常为环状带型的成形体。作为金属管的材质,可以列举(例如)铁、镍、它们的合金、不锈钢等。
当在定影带的加热中采用电磁感应加热方式时,作为金属管的材质,优选铁、镍、它们的合金、铁素体类不锈钢等。另外,如定影带那样,在需要将带部件整体高效地进行加热时,作为金属管,优选使用热容小、通过电磁感应加热能够更快地被加热的镍带或不锈钢带。
作为耐热性树脂管的材质,优选热容小、使用时通过加热器的加热能够快速升温的材料,通常使用耐热温度(其为熔点、热变形温度、热分解温度等的指标)大于或等于250℃的耐热性树脂。
作为耐热性树脂的具体例子,可以列举:聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚苯并咪唑等。其中,从耐热性和耐久性的观点考虑,优选聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚苯并咪唑,更优选聚酰亚胺,特别优选热固型聚酰亚胺。
可根据定影单元用部件的用途来适当选择基材的厚度、直径、长度及宽度等。例如,在定影用带或辊中,基材的长度及宽度可根据被转印材料的宽度来确定。基材的直径可以根据定影单元用部件的用途或成像装置的机种等来适当确定,在定影用带或辊的情况下,大多通常从优选更优选的范围选择。
就基材的厚度而言,在定影辊的情况下,例如在基材中使用铝或铁时,厚度为30μm~3mm,优选为40μm~2mm,更优选为50μm~1.5mm。在定影带的情况下,例如基材中使用了不锈钢或聚酰亚胺树脂等,其厚度为10~100μm,作为代表值,不锈钢时为30μm左右,聚酰亚胺树脂时为50μm左右。
就基材的形状而言,除了在长度方向上直径均匀的基材之外,还可以为冠状、倒冠状、锥形等。
使用耐热性树脂管时,根据需要可以含有无机填料。作为无机填料,可以列举例如:氧化硅、氧化铝、碳化硅、碳化硼、碳化钛、碳化钨、氮化硅、氮化硼、氮化铝、云母、钛酸钾、钛酸钡、碳酸钙、氧化镁、氧化锆、滑石。其中,在具有高的热传导率方面,优选氧化铝、碳化硅、碳化硼及氮化硼。以形成耐热性树脂管的组合物的总量为基准计,无机填料的含量通常为5~40重量%,优选为10~30重量%,更优选为15~25重量%。
2.橡胶弹性层
橡胶弹性层形成在基材上。将在基材的外周面上设有橡胶弹性层的制品称为橡胶辊。作为橡胶弹性层的材质,优选耐热性橡胶。所谓耐热性橡胶,为这样的橡胶:当将配置有橡胶弹性层的定影带配置在定影单元中时,其具有能够经受起定影温度下的连续使用这样的耐热性。
作为耐热性橡胶,从耐热性特别优异的方面考虑,优选可轧的(millable)或液状的硅橡胶、氟橡胶或它们的混合物。具体来说,可以列举:二甲基硅橡胶、氟硅橡胶、甲基苯基硅橡胶、乙烯基硅橡胶等硅橡胶;偏氟乙烯橡胶、四氟乙烯-丙烯橡胶、四氟乙烯/全氟甲基乙烯基醚橡胶、磷腈系氟橡胶、氟聚醚等氟橡胶等。这些橡胶可以分别单独使用或2种以上组合使用。可以混合使用硅橡胶和氟橡胶。
其中,液状的硅橡胶及氟橡胶大量填充有热传导性填料,从而容易形成热传导率高的橡胶弹性层,因此是优选的。作为液状硅橡胶,有缩合型液状硅橡胶及加成型液状硅橡胶。其中,优选加成型液状硅橡胶。
加成型液状硅橡胶为具有使硅氧烷链交联而形成的结构的橡胶,其中,通过使用铂催化剂使具有乙烯基的聚硅氧烷与具有Si-H键的聚硅氧烷进行加成反应而使硅氧烷链交联。通过改变铂催化剂的种类或量或者使用反应抑制剂(延迟剂),可以自由地改变固化速度。以双组分的形式在室温下快速地进行固化的橡胶为室温固化型橡胶;调整铂催化剂的量或使用反应抑制剂、在100~200℃的温度下使其加热固化的橡胶为热固型橡胶。单组分加热型橡胶(以下称为“单组分加成型液状硅橡胶”)为这样的橡胶:反应抑制剂的抑制作用进一步增强,即使以单组分混合,只要在低温下保存就保持液状;在使用时进行加热固化时成为橡胶状。在这些加成型液状硅橡胶中,从与热传导性填料的混合操作或橡胶弹性层形成操作的容易程度、层间粘结性等观点考虑,优选单组分加成型液状硅橡胶,作为市售品,可以列举Dow Corning Toray株式会社制造的商品名为SE6920的硅橡胶。
在橡胶弹性层中可以含有热传导性填料以提高热传导率。在定影带或定影辊的情况下,通常将橡胶弹性层的热传导率设定为0.6~4.0W/(m.K)、优选0.9~3.0W/(m.K)、更优选1.0~2.5W/(m.K)的范围。特别是在需要热传导率高的橡胶弹性层的情况下,期望的是,优选将橡胶弹性层的热传导率设定为大于或等于1.1W/(m.K)、更优选大于或等于1.2W/(m.K)。橡胶弹性层的热传导率过低时,定影用辊或定影用带的加热效率降低,难以充分提高高速打印或全彩色打印时的定影性。橡胶弹性层的热传导率过高时,热传导性填料的配合比例过高,橡胶弹性层的机械强度或弹性有可能降低。
作为热传导性填料,例如可以列举:碳化硅(SiC)、氮化硼(BN)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、钛酸钾、云母、氧化硅、氧化钛、滑石、碳酸钙等电绝缘性无机填料。这些热传导性填料可以分别单独使用或2种以上组合使用。其中,优选碳化硅、氮化硼、氧化铝、氮化铝。
热传导性填料的平均粒径通常为0.5~15μm,优选为1~10μm。平均粒径可以使用激光衍射式粒度分布测定装置(株式会社岛津制作所制,激光衍射式粒度分布测定装置SALD-3000)进行测定。热传导性填料的平均粒径过小时,热传导性的提高效果容易不充分。热传导性填料的平均粒径过大时,有时在橡胶弹性层的表面产生凹凸,其上的PFA层的表面平滑性降低。
以形成橡胶弹性层的组合物的总量为基准计,热传导性填料的配合比例通常为5~60重量%,优选为10~50重量%,更优选为15~45重量%。热传导性填料的配合量过少时,难以充分提高橡胶弹性层的热传导率。热传导性填料的配合量过多时,橡胶弹性层的机械强度或弹性显示降低的倾向。
形成含有热传导性填料的橡胶弹性层的组合物可以通过在橡胶材料中配合热传导性填料而制备,根据需要可以使用市售品。作为这种市售品,可以列举含有碳化硅(SiC)等热传导性填料的单组分加成型液状硅橡胶(信越化学工业株式会社制,X32-2020)。
橡胶弹性层的厚度可以根据定影单元用部件的用途或形状(带或辊)等来适当确定,通常为10μm~7mm,优选为50μm~3mm。在定影单元用部件为以圆筒状或圆柱状成形体为基材的辊时,由于基材硬,因此,橡胶弹性层的厚度优选为50μm~5mm,更优选为150μm~4mm,特别优选为300μm~3mm。在定影单元用部件为以金属管或耐热性树脂管为基材的带时,考虑到基材自身的弹力,橡胶弹性层的厚度优选为10μm~1.5mm,更优选为50μm~1mm,特别优选为100~800μm,多数情况下,以200~350μm的厚度可以获得满意的结果。
在定影用辊或定影用带的情况下,为了赋予弹性,优选橡胶弹性层的硬度低。橡胶弹性层的硬度可以利用JIS K 6301中规定的弹簧式硬度试验A形测定的硬度(以下称为“JIS-A硬度”)进行测定。JIS-A硬度优选为低于100,更优选为10~50,进一步优选为10~40,特别优选为10~30。
橡胶弹性层的厚度过薄或硬度过高时,定影用带或辊不能将未定影的调色剂熔融以将其包裹,定影性降低。特别是在使用有彩色调色剂的情况下,容易造成定影不良。橡胶弹性层的厚度过厚或硬度过低时,耐久性可能会产生问题。
3.橡胶辊的形成
作为在基材的外周面上设置橡胶弹性层以形成橡胶辊的方法,优选:使用模具的加压硫化法、利用分配器将液状橡胶供给到基材上以形成涂敷层并进行硫化的方法等。当基材为金属管或耐热性树脂管时,为了采用加压硫化法,优选在将金属管或耐热性树脂管***圆筒状或圆柱状支撑体后进行加压硫化。此外,虽然没有在附图中示出,但是可以在基材上以薄膜状涂敷橡胶弹性层用粘结剂或底漆。另外,为了使基材与橡胶弹性层用粘结剂层之间的粘结力提高,可以在基材的外周面上形成极薄的氧化硅层之后,在该氧化硅层的外周面上涂敷橡胶弹性层用粘结剂或底漆。采用使用模具的加压硫化法时,例如,可以在圆筒状模具内的轴心位置处设置基材,在该圆筒状模具内面与基材的外周面之间的空隙中注入橡胶材料,然后进行加热硫化以形成橡胶弹性层。此外,橡胶弹性层的硫化也可以在包覆热收缩性管之后进行。
在采用分配器法的情况下,利用以下各工序在基材上形成橡胶弹性层:(1)一边使基材旋转,一边利用分配器(其前端具备具有液体吐出口的供给部)向基材的表面连续地供给液状橡胶,此时,通过使分配器的供给部沿基材的旋转轴方向连续地移动,将从液体吐出口供给的液状橡胶螺旋状地卷绕在基材的表面,形成液状橡胶的涂敷层;以及(2)将涂敷后的液状橡胶固化(硫化),在基材上形成橡胶弹性层。液状橡胶在25℃下测定的粘度通常为1~1,500PA·s,优选为5~1,000PA·s。如上所述,在液状橡胶中可以含有热传导性填料。
4.底层形成工序
可以通过如下方法来形成底层:为了使在具有外周面的基材的该外周面上设置有橡胶弹性层的橡胶辊与由热收缩性管形成的PFA层之间的粘结力提高,在橡胶辊的外周面上涂敷含有熔点低于或等于PFA层中所含的PFA的熔点的氟树脂(以下有时称为“低熔点氟树脂”)的底漆。作为低熔点氟树脂,不仅可以使用PFA,而且也可以使用FEP等。
对含有低熔点氟树脂的底漆的涂敷方法没有特别限定,只要可以形成厚度为1~5μm、优选2~4μm左右的底层即可,例如可以列举:使用将低熔点氟树脂分散于分散介质中而形成的分散液,利用浸渍法、旋涂法、喷雾法、辊涂法等的方法。涂敷底漆后进行干燥,从而在橡胶辊上形成底层。干燥时,在室温下使低熔点氟树脂的分散介质挥发后,缓慢地提高温度,以不使气泡进入的方式进行加热干燥即可。此外,由于与橡胶辊的外径相比,底层的厚度极小,因此,形成有底层的橡胶辊的外径可以看作与橡胶辊的外径基本上相同,所以,以下有时将“形成有底层的橡胶辊的外径”简称为“橡胶辊的外径”。
作为含有低熔点氟树脂的底漆,使用PFA的含量为20~30重量%的PFA水性分散液(使PFA的微粒分散于水而形成的分散液)时,可以在喷雾状态下使用,因此,适于形成薄膜。作为一个例子,可以列举Dupont-Mitsui Fluorochemicals株式会社制造的PR-990CL。该材料中所含的PFA的熔点为290℃。
在本发明中,作为形成表层的PFA层的材料,使用将PFA管扩径而成的热收缩性管,经由含有低熔点氟树脂的底漆,将PFA层与橡胶辊的橡胶弹性层粘结在一起。此时,通过在大于或等于热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度的温度下进行加热,成为表层的PFA层的热收缩性管与底漆中的低熔点氟树脂熔融,在表层与底漆之间可以得到牢固的粘结力。结果,不需要现有技术中所需要进行的PFA管内周面的处理(等离子体处理、化学蚀刻处理等)。而且,即使在PFA管内不***用于该内周面处理的内面处理夹具也可以,因此,可以使用内径小的PFA管,从而可以得到小直径的定影辊。另外,加热时间短,因此,可以抑制橡胶弹性层的劣化。
5.PFA层
在本发明的定影单元用部件的表面具有含有大于或等于70重量%的PFA的PFA层。通过将表面的层设定为作为氟树脂的PFA层,可以得到具有优异的耐热性、熔融流动性、挤出成形性、且在调色剂防粘性、表面平滑性等方面也优异的氟树脂层。PFA的熔点可以根据全氟烷基乙烯基醚的种类或者与四氟乙烯的共聚比例等来调整,通常为280~320℃左右的范围。PFA的熔点比同样为氟树脂的PTFE(聚四氟乙烯)低,因此,可以在比PTFE温度低的条件下进行与橡胶弹性层的层叠处理,所以不会使橡胶弹性层劣化。
PFA层为含有大于或等于70重量%的作为氟树脂的PFA的氟树脂层,优选可以含有大于或等于80重量%的PFA,更优选含有大于或等于90重量%的PFA。氟树脂可以全部为PFA。PFA层可以含有作为PFA以外的氟树脂的FEP、PTFE、ETFE、PCTFE、ECTFE、PVDF等一直以来用于定影单元用部件的氟树脂中的1种或多种,它们的含量低于30重量%,优选低于20重量%,更优选低于10重量%。另外,只要不损害作为本发明目的的耐热性、调色剂防粘性、表面平滑性等,也可以含有氟树脂以外的树脂。
作为PFA,可以使用单独合成的PFA,例如可以使用DUPONT公司制的350-J、451HP-J、950HP-Plus、951HP-Plus等HP系列、PF-059等各种市售品。
为了改善耐磨性和防粘性,可以在PFA层中配合填充剂。填充剂可以选自由SiC、SiO2、BN、Al2O3及TiN组成的组中的1种以上的填充剂。填充剂的粒径可根据PFA层的膜厚来适当确定。填充剂的配合量设定为PFA层的1~30重量%、优选1~10重量%的范围即可。
关于PFA层的厚度(平均厚度),考虑制造时的挤出成形性、对橡胶辊的包覆操作性、耐久性、调色剂防粘性等来确定即可,通常为3~100μm、优选5~80μm、更优选10~50μm、特别优选12~30μm的范围。PFA层的厚度过薄时,在橡胶辊上的包覆操作性、耐久性、调色剂防粘性等方面容易不充分,另外,制造时的挤出成形性也差。PFA层的厚度过厚时,在定影单元用部件为定影辊或定影带的情况下,用于进行定影的加热所需要消耗的电力增加。如果厚度小于或等于50μm则合适。
6.PFA管
本发明中使用的PFA管,其内径小于或等于形成有底层的橡胶辊的外径。换句话说,需要形成橡胶弹性层,使得与所使用的PFA管的内径相比,橡胶辊的外径不小。PFA管的内径比橡胶辊的外径大时,即使使热收缩性管加热收缩,也不能紧密贴合在形成有底层的橡胶辊的外周面上,在PFA层与橡胶弹性层之间残留气泡。结果,产生部分的热传导不良,从而产生定影不良。或者,需要以不使气泡残留的方式进行操作,制造工序繁琐。此外,在PFA管的内径与橡胶辊的外径相等时,由于操作条件的各种偏差等,即使使热收缩性管进行加热收缩,也有可能不能紧密贴合在形成有底层的橡胶辊的外周面上,因此,优选的是,PFA管的内径比橡胶辊的外径小。
PFA管的内径比橡胶辊的外径小时,相对橡胶辊的外径,PFA管的内径与橡胶辊的外径之差优选为小于或等于12%,更优选为1~9%,特别优选为2~6%的范围。该差过大时,在使热收缩性管加热收缩以包覆橡胶辊时,PFA管容易产生塑性变形,包覆操作性、定影辊的耐久性、调色剂防粘性等降低。另一方面,该直径差过小时,有时PFA层对橡胶辊的挤压力不充分,形成有底层的橡胶辊与PFA管的贴合性降低。形成有底层的橡胶辊的外径例如为12~40mm时,PFA管的内径优选为11~38mm。
PFA管的厚度与所形成的PFA层的厚度(平均厚度)大致相同,为5~100μm、优选10~30μm、更优选10~20μm的范围。PFA管的厚度过薄时,对形成有底层的橡胶辊的包覆操作性、耐久性、调色剂防粘性等容易不充分,另外,制造时的挤出成形性也差。PFA管的厚度过厚时,在定影单元用部件为定影用辊或定影用带的情况下,用于进行定影的加热所需要消耗的电力增加。
此外,作为PFA管,可以使用DUPONT公司制的350-J、451HP-J、950HP-Plus、951HP-Plus等HP系列、PF-059或者旭硝子株式会社制的802UP等市售品。
可以利用具有环状模具的挤出成形机,将PFA在(例如)380~440℃、优选400~440℃下挤出成形为管状来制作PFA管。
7.热收缩性管
本发明中所使用的热收缩性管,是将前面“6.PFA管”中所述的其内径小于或等于形成有底层的橡胶辊的外径的PFA管扩径为内径大于橡胶辊的外径而形成的、具有热收缩性的管。
如前面所述,可以通过如下方法来制作热收缩性管:利用具有环状模具的挤出成形机,将PFA在(例如)380~440℃、优选400~440℃下挤出成形为管状,从而制造内径小于或等于形成有底层的橡胶辊的外径的PFA管,然后,一边将所得的PFA管进行加热,一边扩径至内径大于橡胶辊的外径。对于对PFA管进行扩径的方法没有特别的限定,例如可以采用:在挤出成形后一边以规定的牵引速度牵引已冷却至低于或等于熔融温度的PFA管,一边向其内部吹入常温或加热的空气,在纵向(挤出方向)及横向(径向)进行双轴拉伸的方法。另外,可以通过将PFA管套在外径大于PFA管内径的心轴(根据需要进行加热)上并以规定的牵引速度进行牵引来扩径。
制作热收缩性管时PFA管的拉伸倍率可以考虑扩径前的PFA管的内径或厚度、橡胶辊的外径、热收缩性管的热收缩率、以及使热收缩性管进行加热收缩后残存的内部应力等来适当确定。
因此,PFA管的拉伸倍率与热收缩前后的内径有关,可以根据所期望的条件适当地设定,但是为了不残存内部变形,通常在纵向及横向均设定为1.01~2.0倍、优选1.03~1.7倍、更优选1.05~1.5倍即可。
所制作的热收缩性管需要其内径大于橡胶辊的外径,优选为橡胶辊外径的1.01~1.6倍,更优选为1.03~1.4倍,进一步更优选为1.04~1.2倍。热收缩性管的内径过小时,有时在***橡胶辊时存在障碍,不能形成均匀厚度的PFA层,收缩后残存气泡。热收缩性管的内径过大时,有时收缩不足,PFA层与橡胶弹性层不贴合,或收缩不均匀,结果,不能形成均匀厚度的PFA层,收缩后残存气泡。
为了使加热收缩后所形成的PFA层的厚度(平均厚度)为规定的厚度,因此,热收缩性管的厚度在2~80μm、优选4~60μm、更优选8~40μm的范围。为了使加热收缩后所形成的PFA层的厚度(平均厚度)为规定的厚度、同时为了确保与橡胶弹性层的均匀挤压力,热收缩性管的热收缩率优选为5~30%。
热收缩性管在包覆形成有底层的橡胶辊并进行加热收缩后,为了在橡胶辊的端部不产生成为露出的部分,通常将热收缩性管切成橡胶辊长度的1.05~1.9倍、优选1.08~1.7倍的长度。
虽然不需要对热收缩性管进行通常为了提高与橡胶辊的贴合性而实施的内周面的粗化或表面改性,但是也可以对其进行内周面的粗化或表面改性。例如,可以将热收缩性管的内周面做成圆周方向上的算术平均粗糙度Ra为0.05~0.5μm、优选0.1~0.4μm。通过使Ra大于或等于0.05μm,可以更好地除去气泡、对气泡产生具有高的抑制效果。另一方面,通过使Ra小于或等于0.5μm,可以很好地防止粗化后的凹部中残存气泡。此外,可以利用JIS-B0601(1994年)中规定的方法来测定上述算术平均粗糙度Ra。另外,可以利用蚀刻处理或等离子体处理等对热收缩性管的内周面进行表面改性。通过进行这种表面改性处理,热收缩性管内面对粘结剂的贴合性提高,与橡胶弹性层的粘结性提高。也可以通过紫外线照射、电子束照射、离子照射、激光照射、电晕放电等来进行热收缩性管内面的表面改性。此外,作为热收缩性管,也可以使用市售品。
8.橡胶辊包覆工序
橡胶辊包覆工序为这样的工序:用卡盘(图中未示出)把持住热收缩性管的两端、沿橡胶辊的轴芯移动、使热收缩性管覆盖在形成有底层的橡胶辊上。由于热收缩性管被扩径为内径大于橡胶辊的外径,因此,可以在不与橡胶辊接触的情况下容易地进行包覆。
9.PFA层形成工序
PFA层形成工序为这样的工序:通过将包覆着形成有底层的橡胶辊的热收缩性管加热到大于或等于该热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度的温度以进行热收缩,同时经由底层,熔融在该橡胶辊的外周面上而形成PFA层。
即,将覆盖有热收缩性管的橡胶辊直接地、或根据需要在用卡盘轻轻地把持住热收缩性管的两端的状态下,加热到大于或等于热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度的温度,由此使该热收缩性管进行热收缩以贴合在橡胶辊上,同时,利用处于熔融状态的低熔点氟树脂,使处于加热软化状态的热收缩性管与橡胶辊熔融,从而得到定影辊。底漆中所含的低熔点氟树脂的熔点为290℃左右,另一方面,热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度为290℃左右。因此,如果将覆盖有热收缩性管的橡胶辊加热到大于或等于热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度,则低熔点氟树脂熔融或充分软化。另外,对于本领域技术人员显而易见的是,在该温度范围内,热收缩性管发生加热收缩。
由于PFA管的本来的内径小于或等于橡胶辊的外径,所以,使热收缩性管加热收缩而形成的PFA层不会成为内部应力完全被释放并除去的状态。因此,将热收缩性管进行加热收缩而形成的PFA层处于挤压橡胶辊的状态,所以,在使热收缩性管加热收缩后,即使不挤压该热收缩性管、或者不从外部对橡胶辊进行挤压,也可使PFA管与橡胶辊贴合。另外,在PFA管与橡胶辊之间难以产生气泡,即使产生气泡,通过热收缩性管加热收缩的压力,气泡也可以非常细地破裂或释放到外面,因此,在定影辊的橡胶辊与PFA层之间很少残存气泡。
使加热温度高于热收缩性管中所含的PFA的熔点时,热收缩性管中所含的PFA有时会熔融,不能进行均匀的收缩,或者橡胶弹性层有时产生热劣化。因此,优选的是,加热温度大于或等于热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度、且加热到低于该PFA的熔点的温度,具体而言,为290℃至320~330℃的范围的温度、更优选290℃~320℃的范围的温度。
另外,加热时间根据底漆中所含的低熔点氟树脂、热收缩性管中所含的PFA、热收缩性管的厚度、扩径倍率等来适当选定,通常为5~100分钟、优选10~80分钟、更优选20~60分钟左右即可。
对用于PFA层形成工序的加热方法没有特别限定,只要可以将覆盖有热收缩性管的橡胶辊加热到大于或等于热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度的规定温度即可,可以选择电热或使用高频的烤箱加热或按压在加热板上等。
在烤箱中进行加热时,只要覆盖有热收缩性管的橡胶辊不会由于不均匀的受热使得热收缩性管的收缩不均匀,就可以水平地设置轴芯的方向、也可以垂直地设置轴芯的方向,并且可以将该橡胶辊静置、也可以使其进行旋转等移动。另外,为了使橡胶辊整体的温度均匀,在PFA层形成工序中,可以在将铝等金属制的轴安装在基材中的状态下进行加热。
另外,通过在PFA层形成工序之前进行将覆盖有热收缩性管的橡胶辊预加热到低于热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度的温度的预加热工序,可以使热收缩性管的收缩更均匀。可以在将铝等金属制的轴安装在基材中的状态下进行预加热。预加热的温度及时间根据热收缩性管中所含的PFA、热收缩性管的厚度、扩径倍率、底漆中所含的低熔点氟树脂的熔点等来适当选定即可,通常为150~250℃、优选170~230℃、更优选180~220℃的范围的温度即可,另外,预加热的时间为5~100分钟、优选10~80分钟、更优选20~60分钟左右的范围即可。
10.再加热工序
再加热工序为这样的工序:将上述PFA层形成工序中所形成的定影辊从烤箱等加热装置取出后,加热到大于或等于该PFA层中所含的PFA的熔点的温度以进行再加热。通过再加热工序,在PFA层形成工序中,热收缩性管加热收缩后形成的PFA层返回到软化或部分熔融的状态,残存于PFA层内的内部应力被释放。在PFA层形成工序中,在安装有金属制的轴的情况下,可以在安装有轴的情况下直接进行再加热工序,但为了可靠地释放内部应力,优选取出轴后再实施再加热工序。
通常将定影辊放置在温度设定为大于或等于PFA层的PFA的熔点的烤箱中以进行再加热工序,也可以改变PFA层形成工序中所用的烤箱的温度以进行再加热工序。将定影辊放置在比该PFA的熔点高40℃以上的温度环境中以对其进行加热从而进行再加热时,虽然也取决于放置时间的长短,但是有时PFA层会熔融流动,因此,优选在大于或等于该PFA的熔点且比PFA的熔点+35℃低的温度范围、更优选在大于PFA的熔点且比PFA的熔点+25℃低的温度范围内实施再加热工序。另外,实施再加热工序的时间也取决于温度环境,为了使PFA层可以成为软化或部分熔融的状态,同时为了避免PFA层熔融流动,实施再加热工序的时间通常为2~30分钟、优选3~20分钟、更优选4~15分钟左右即可。
11.骤冷工序
从烤箱取出再加热工序结束了的定影辊,可以直接将其冷却至20~40℃的温度或常温,但是通过设置以大于或等于200℃/分钟、优选大于或等于220℃/分钟、更优选大于或等于230℃/分钟的速度冷却至20~40℃的温度或常温的骤冷工序,可以保持在再加热工序中软化并平滑了的PFA层的表面状态,结果,可以进一步提高PFA层的表面平滑性和硬度。
对实施骤冷工序的方法没有特别的限定,只要可以将PFA层的表面温度以大于或等于200℃/分钟的速度冷却即可,可以将形成有PFA层的定影辊的PFA层暴露于低温氛围中。例如,有置于冷藏室或冷冻室中、浸渍于低温溶剂中、吹冷风等方法。作为特别优选的方法,有向PFA层吹1~25℃、优选3~20℃、更优选5~15℃的冷风15~90秒、优选20~80秒、更优选25~70秒的方法。
冷却速度低于200℃/分钟时,有可能橡胶层趋于劣化且硬度升高、或强度降低。此外,如果进行冷却速度大于800℃/分钟的急剧冷却,有时PFA层表面的冷却会部分地不均匀或产生凝结,因此,以小于或等于800℃/分钟、优选小于或等于700℃/分钟、更优选小于或等于600℃/分钟的冷却速度实施骤冷工序。
实施例
下面,列举制作定影带的实施例及比较例,以对本发明进行具体说明,但本发明并不局限于此。
本发明中的物理性质及特性的测定方法如下所述。
1.熔点
通过以下方法测定PFA管及底漆中所含的PFA的熔点:使用差示扫描热量计(Diamond DSC,PerkinElmer Japan株式会社制造),按照JIS K7121-1987的规定,使0.01g试样以10℃/分钟的梯度从20℃升温至400℃,接着,以50℃/分钟的梯度从400℃降温至20℃,然后,再次以10℃/分钟的梯度从温度20℃升温至400℃,将由此得到的DSC曲线的熔解热的峰值顶点的温度作为熔点。
2.厚度
将管切成宽度为200mm的环状,使用市售的刻度计对PFA管及热收缩性管的厚度进行测定。
3.气泡
对于残存于PFA层与橡胶弹性层之间的气泡,用显微镜观察从定影带的外周面任意选择的轴向上为10mm、圆周方向上为2mm的范围,评价气泡的直径(纵径)和数量。
评价基准如下。
A:在所述范围内,直径大于0.5mm的气泡小于或等于10个。
B:在所述范围内,直径大于0.5mm的气泡大于10个,直径大于1mm的气泡完全没有。
C:在所述范围内,残存有直径大于或等于1mm的气泡。
此外,在仅存在直径小于或等于0.5mm的气泡时,即使长时间地使用定影带气泡也不会扩张,并且不使粘结不良部增加,因此,可以判断为良好的定影带。另一方面,残存直径大于或等于1mm的气泡时,长时间使用定影带时,气泡扩张,使粘结不良部增加的可能性大。
4.裂纹
关于裂纹的测定,将所制作的定影带作为定影套筒组装到市售的电子照相复印机的定影单元中,将定影温度保持在190℃,以A4纸30张/分钟的印刷速度连续印刷20万张黑色调色剂后,目视观察定影带的内周面有无裂纹,进行评价。
裂纹特性的评价基准如下。
A:连续印刷20万张后,贯穿两端部的裂纹或部***纹1条也没有。
B:贯穿两端部的裂纹1条也没有,但是有1条以上的轴向上的部***纹。
C:有1条以上的贯穿两端部的裂纹。
5.粘结力
粘结力的测定按照以下方法进行:在定影带的表面上设置1cm宽的刻痕直达橡胶弹性层,剥下一部分PFA层,在该部分上附加推拉力计,测定在圆周方向上以90度剥离时的强度(gf/cm)。PFA层与橡胶弹性体层的粘结力需要大于或等于110gf/cm,优选大于或等于140gf/c,更优选大于或等于160gf/c。
6.显微硬度
显微硬度的测定使用Kobunshi Keiki株式会社制造的显微硬度计MD-1A型,在峰值保持模式及保持时间为1秒的条件下进行测定。
PFA层损伤容易程度因PFA层的材质或厚度而不同,但损伤容易程度与显微硬度高度相关。在加压辊的PFA层坚硬的情况下,由于与被转印材料或调色剂反复接触,在PFA层上带有无数个细小伤痕。本发明人潜心研究,结果发现,虽然已知在该细小伤痕上固着有调色剂粒子,会成为调色剂污染的起点,但是如果弹性层相同的话,则PFA层的损伤容易程度大体上控制着辊的污染程度。在本发明的定影带中,PFA层的显微硬度为70~95,优选74~90,更优选为78~85。
[实施例1及对照例1](热收缩性管的直径产生的效果)
作为基材,准备外径为18mm、厚度为30μm、轴线方向的长度为250mm的不锈钢制的带。
在该带中***与上述不锈钢制的带的内径正好一致的大小的铝制轴。使信越化学工业株式会社制造的X-33-173含浸于毛毡中,并薄薄地涂敷在作为基材的不锈钢制的带上,使得厚度小于或等于2μm,从而进行底层形成处理。接着,在基材的表面涂敷硅橡胶(DowCorning Toray株式会社制造,商品名SE6920),在170℃下加热30分钟使橡胶固化,从而形成膜厚250μm的橡胶弹性层,得到橡胶辊。橡胶辊的外径为18.5mm。
在该橡胶辊的外周面上,在常温下用喷雾涂布机涂敷含有PFA的由Dupont Mitsui Fluorochemicals株式会社制造的PR-990CL作为含有低熔点氟树脂的底漆,从而形成3μm厚的底层。此外,底漆中的PFA的熔点为290℃。
另一方面,使用DUPONT公司制造的451HP-J(熔点310℃、结晶化温度290℃)作为PFA,利用具有环状模具的挤出成形机,在415℃的温度下挤出成形为内径17.5mm、厚度15μm的PFA管。接着,向该PFA管内吹入常温的空气,在纵向(挤压方向)拉伸1.08倍,在横向(径向)拉伸1.12倍,将内径扩径为19.3mm,从而得到热收缩性管。扩径后的热收缩性管的厚度为13.5μm。
将该热收缩性管切成350mm的长度,在热收缩性管的两端分别安装4个卡盘,在常温下***形成有上述底层的橡胶辊。由于热收缩性管的内径比橡胶辊的外径大,因此可以顺利地***。
将该覆盖有热收缩性管的橡胶辊在温度设定为200℃的电热烤箱中预加热30分钟。接着,将该橡胶辊放入到温度设定为305℃的电热烤箱中,保持30分钟,使热收缩性管收缩,同时使底漆中的PFA熔融,从而使热收缩性管与橡胶辊熔融,形成定影带。热收缩率为4.1%。
从烤箱中取出定影带后,立即切掉PFA管的多余长度部分,从基材抽出轴,放入到保持在340℃的温度的电热烤箱中,保持7分钟以进行再加热。
把持着从电热烤箱中取出的定影带的两端,由鼓风机在轴向上吹10℃的冷风70秒钟以进行骤冷。立即取出已冷却了的定影带。定影带的表面温度为30℃。定影带中所形成的PFA层的厚度约为14.5μm 。
观察取出的定影带的表面,检查有无气泡。另外,将该定影带组装到定影单元中,检查有无裂纹的产生。
作为对照例1,进行与实施例1相同操作以得到定影带,不同之处在于,不进行再加热工序。使用该定影带,对与上述气泡及裂纹有关的特性进行评价。
表1示出了实施例1及对照例1的结果。
[实施例2、3、比较例1、2及对照例2~5](热收缩性管的直径产生的效果)
如表1所示,将实施例1中的PFA管的内径17.5mm变更为18.0、18.5、19.0及19.5mm,分别扩径至扩径倍率1.1倍,得到热收缩性管,除此之外,进行与实施例1相同的操作以得到实施例2、3及比较例1、2的定影带。另外,作为对照例2~5,进行与实施例2、3和比较例1、2相同的操作以得到定影带,不同之处在于,不进行再加热工序。使用这些定影带,对与上述气泡及裂纹有关的特性进行评价。表1示出了实施例2、3和比较例1、2及对照例2~5的结果。
【表1】
由实施例1~3可知,PFA管的内径小于或等于橡胶辊的外径,进行再加热工序时,在所得的定影带中完全或几乎没有残留气泡,另外,即使长期使用,也不产生轴向的裂纹。此外,在PFA管的内径与橡胶辊的外径相等的实施例3中,稍微观察到气泡,但对图像形成没有障碍,另外,即使长期使用,也对图像形成没有影响,也不产生轴向的裂纹。
与此相对,如比较例1、2那样,PFA管的内径比橡胶辊的外径大时,即使将热收缩性管加热收缩,与橡胶辊的贴合也不充分,在所得的定影带中残留有气泡。
另外,如对照例1、2那样,即使PFA管的内径低于橡胶辊的外径,在不进行再加热工序的情况下,长期使用时,产生轴向的裂纹。而且,在PFA管的内径与橡胶辊的外径相等的对照例3中,长期使用时,稍微存在轴向的裂纹,另外,受到稍微存在的气泡的影响,可以看到PFA层分层。
[实施例4及对照例8](熔融温度的效果)
进行与实施例2相同的操作以得到实施例4的进行了再加热工序的定影带,不同之处在于,在PFA层形成工序中,将为了使热收缩性管与橡胶辊熔融而使用的烤箱的温度从305℃变更为290℃。作为对照例8,进行与实施例4相同的操作以得到定影带,不同之处在于不进行再加热工序。
表2示出了使用这些定影带测定粘结力和显微硬度的结果。
[实施例5~10、比较例3、4及对照例6、7及9~14]
进行与实施例4相同操作,得到实施例5~10、比较例3、4的进行了再加热工序的定影带,不同之处在于,将在PFA层形成工序中所使用的烤箱的温度从290℃分别变更为表2所示的温度。另外,作为对照例6、7及9~14,分别进行与实施例5~10、比较例3、4相同的操作以得到定影带,不同之处在于不进行再加热工序。使用这些定影带,对与上述粘结力和显微硬度有关的特性进行评价。
表2示出了实施例5~10、比较例3、4及对照例6、7及9~14的结果。
【表2】
由表2的结果可知,在实施例4~10的定影带中,通过在大于或等于热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度(290℃)的温度下进行PFA层形成工序,PFA层与橡胶弹性层的粘结力优异。另外可知,将进行了再加热工序的实施例4~10的定影带与没有进行再加热工序的对照例8~14的定影带进行对比时,再加热工序引起的显微硬度的变化为1左右,因此,再加热工序对定影性能不会产生坏影响。
特别是在实施例4~7中,通过在低于形成PFA层的PFA的熔点(310℃)的温度下进行PFA层形成工序,具有大于或等于250gf/cm的大的粘结力,并且显微硬度小于或等于82,因此,可以与由调色剂引起的挤压(pressing)保持一致,从而可以具有高的防止调色剂污染的功能,因此优选。
与此相对,在比较例3及4的定影带中,由于在低于热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度的温度下进行PFA层形成工序,因此,PFA层与橡胶弹性层的粘结力低,实用上不充分。此外,可知:对照例6及7的定影带分别是在比较例3及4的定影带中没有进行再加热工序的定影带,PFA层中所含的PFA以及底层中所含的低熔点氟树脂也未熔融,因此,PFA层与橡胶弹性层之间完全没有粘结力,不耐实用。
工业实用性
根据本发明的定影单元用部件的制造方法,可以制得防粘性、耐磨性、定影性等良好,同时特别是耐久性优异的定影辊等定影单元用部件。根据本发明的定影单元用部件的制造方法可以制得这样的定影单元用部件:在PFA层与橡胶弹性层辊之间不产生气泡,且残存于PFA层中的内部应力被释放,结果,即使长时间使用,也不会产生轴向的裂纹。
附图标记的说明
1 定影辊
2 基材
3 橡胶弹性层
4 底层
5 PFA层
21 定影带
22 加热装置
23 未定影的调色剂图像
24 被转印材料
25 定影的调色剂图像
26 加压带
27 棒状的加压辊
31 定影带
32 加热装置
33 未定影的调色剂图像
34 被转印材料
35 定影的调色剂图像
36 加压辊
Claims (11)
1.一种定影单元用部件的制造方法,该方法是这样的定影单元用部件的制造方法,该定影单元用部件具有基材、橡胶弹性层、以及含有大于或等于70重量%的四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)的PFA层,该方法包括如下工序:
(I)底层形成工序,在橡胶辊的外周面上涂敷含有氟树脂的底漆以形成底层,其中所述橡胶辊是通过在具有外周面的基材的该外周面上设置橡胶弹性层而形成的,并且所述氟树脂的熔点低于或等于所述PFA层中所含的PFA的熔点;
(II)橡胶辊包覆工序,用热收缩性管包覆形成有所述底层的橡胶辊,其中所述热收缩性管是通过将内径小于或等于形成有所述底层的橡胶辊的外径、并且含有大于或等于70重量%的PFA的PFA管扩径至其内径大于形成有所述底层的橡胶辊的外径的程度而形成的;
(III)PFA层形成工序,通过将包覆橡胶辊的所述热收缩性管加热至大于或等于该热收缩性管中所含的PFA的结晶化温度的温度,使该热收缩性管热收缩,同时,经由所述底层,熔融在形成有所述底层的橡胶辊的外周面上,从而形成PFA层;以及
(IV)再加热工序,将所述PFA层加热至大于或等于该PFA层中所含的PFA的熔点的温度,以进行再加热,
在所述再加热工序之后,还包括以大于或等于200℃/分钟的速度冷却所述PFA层的骤冷工序。
2.根据权利要求1所述的定影单元用部件的制造方法,其中,在所述PFA层形成工序中,加热至低于热收缩性管中所含的PFA的熔点的温度。
3.根据权利要求1所述的定影单元用部件的制造方法,其中,所述PFA层的厚度小于或等于50μm。
4.根据权利要求1所述的定影单元用部件的制造方法,其中,所述PFA管是在380~440℃下进行挤出成形而形成的。
5.根据权利要求1所述的定影单元用部件的制造方法,其中,在所述基材中安装有金属制的轴的同时进行所述PFA层形成工序。
6.根据权利要求5所述的定影单元用部件的制造方法,其中,在未安装有所述金属制的轴的情况下进行所述再加热工序。
7.根据权利要求1所述的定影单元用部件的制造方法,其中,所述基材由金属或耐热性树脂构成。
8.根据权利要求1所述的定影单元用部件的制造方法,其中,所述橡胶弹性层由含有选自由硅橡胶和氟橡胶构成的组中的至少1种耐热性橡胶以及热传导性填料的橡胶组合物形成。
9.权利要求1至8中任意一项所述的定影单元用部件的制造方法,其中,所述定影单元用部件为定影辊或定影带。
10.权利要求1至8中任意一项所述的定影单元用部件的制造方法,其中,所述定影单元用部件为加压辊或加压带。
11.一种定影单元用部件,其特征在于,利用权利要求1所述的定影单元用部件的制造方法来制造。
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