CN100353267C - 复印机和打印机定影部件用的氟树脂管 - Google Patents
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Abstract
1.加热到150℃时轴向收缩率是1～8%，径向收缩率是2～8%的氟树脂管。2.加热到150℃时轴向的膨胀率是0.5～4%，径向收缩率是1～6%的氟树脂管。3.加热到150℃时轴向收缩率是1～8%，径向的膨胀率是1～4%的氟树脂管。
Description
技术领域
本发明涉及复印机、打印机等图像形成装置的定影旋转部件，比如定影辊、定影带等，尤其涉及在弹性层的外侧有氟树脂层的定影旋转部件。
此外，本发明还涉及氟树脂管，它用来形成在定影旋转部件的弹性层外侧作为分离层的氟树脂层。
背景技术
以往图像形成装置的定影旋转部件，在由氟橡胶或硅橡胶或海绵层组成的弹性层的表面设有氟树脂管或氟分散体组成的分离层。用在定影旋转部件中的各种辊，当用在彩色复印机或者彩色打印机的场合，近年来随着画质的提高，为了提高色彩调色剂的显色性和固着性，辊硬度必须低，同时，为了节省电耗，弹性层必须薄。为了适应这两方面需要，通常使用弹性层硬度更低，厚度更薄的软辊。
但是，弹性层硬度降低的结果是，由于定影辊和加压辊之间的空隙，弹性层会发生大幅度变形，而辊表面用作分离层的氟树脂不能充分跟踪辊的变形，此时，会出现产生环形以及在轴向产生皱纹和裂纹的问题。
更进一步，弹性层硬度降低的结果，辊成型时由于热量使其弹性层大幅度膨胀，从而产生下面的问题，成型后或者开始使用于真正的机器上时，初期轴向会产生皱纹。此外，弹性层薄的场合，由于管子在轴向和径向都收缩，定影时不能确保足够的空隙而存在产生偏移的问题。
发明内容
本发明的主要目的是，为了消除彩色机使用的低硬度的定影辊或定影带表面的分离层产生皱纹和裂纹，为分离层所使用的的氟树脂管提供具有最佳的变化率的收缩性。
此外，本发明的主要目的是，为了消除彩色机使用的低硬度、薄厚度的定影辊或定影带表面的分离层产生皱纹和裂纹，为分离层所使用的氟树脂管同时提供具有最佳的变化率的收缩性和膨胀性。
本发明涉及以下的第1发明(项1～项3)、第2发明(项4～项5)和第3发明(项6～项7)。
项1.一种定影旋转部件的分离层用的氟树脂管，加热到150℃时其轴向收缩率是1～5％，径向收缩率是2～6％。
项2.一种具有在弹性层的外侧有氟树脂层这样的材料的定影旋转部件，弹性层的Asker C硬度在10°以下，弹性层的厚度在5mm以下，加热到150℃时氟树脂层的轴向收缩率是1～5％，径向收缩率是2～6％。
项3.如项2记载的定影旋转部件，弹性层的厚度大于2mm小于5mm。
项4.一种定影旋转部件的分离层用的氟树脂管，加热到150℃时其轴向的膨胀率是1～3％，径向收缩率是2～4％。
项5.一种具有在弹性层的外侧有氟树脂层这样的材料的定影旋转部件，弹性层的Asker C硬度在10°以下，弹性层的厚度在2mm以下，加热到150℃时氟树脂层的轴向的膨胀率是1～3％，径向收缩率是2～4％。
项6.一种定影旋转部件的分离层用的氟树脂管，加热到150℃时其轴向收缩率是2～5％，径向的膨胀率是1～3％。
项7.一种具有在弹性层的外侧有氟树脂层这样的材料的定影旋转部件，弹性层的Asker C硬度在10°以下，弹性层的厚度在2mm以下，加热到150℃时氟树脂层的轴向收缩率是2～5％，径向的膨胀率是1～3％。
第1发明涉及在定影旋转部件的弹性层易产生环状皱纹和轴向皱纹的情况。
当弹性层的厚度在5mm以下的比较厚的弹性层场合时，弹性层尤其容易产生环状皱纹以及轴向皱纹。
这种皱纹有时由于辊或者带成型时的低硬度弹性层的大幅度的热膨胀，在成型后立即产生，有时由于用于定影的热量以及空隙压力而导致的大幅度变形，在实际作为定影装置使用时产生。
如果把轴向和径向都具有热收缩性的氟树脂管，尤其是，加热到150℃时轴向收缩率是1～5％，径向收缩率是2～6％的氟树脂管配置在弹性层的外侧，那么环状皱纹和轴向的皱纹都能被消除。
本发明之所以把轴向收缩率和径向收缩率定义为加热到150℃时的值，是因为橡胶被硫化时最终硫化温度大约是150℃，定影温度也大约是150℃±20℃的程度。
另一方面，关于第2发明和第3发明，厚度在2mm以下的比较薄的弹性层通常只产生环状皱纹或者只在轴向产生皱纹。弹性层是产生环状皱纹还是产生轴向皱纹因配置定影旋转部件的彩色复印机和彩色打印机的种类、机种而异，能够通过实验对各机器进行确认。
第2发明涉及在定影旋转部件的弹性层产生轴向皱纹，不产生环状皱纹的场合。
如果把径向收缩、轴向膨胀的氟树脂管，尤其是加热到150℃时轴向膨胀率是2～3％，径向收缩率是2～4％的氟树脂管配置在弹性层的外侧，那么轴向的皱纹能被消除。
第3发明涉及定影旋转部件的弹性层产生环状皱纹，不产生轴向皱纹的场合。
如果把径向膨胀、轴向收缩的氟树脂管，尤其是加热到150℃时轴向收缩率是2～5％，径向的膨胀率是1～3％的氟树脂管配置在弹性层的外侧，那么环状皱纹能被消除。
第1～第3发明涉及的氟树脂管，可以使用四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)、六氟乙烯-丙稀树脂(FEP)等，管的厚度大约是0.01～0.15mm。
第1发明中，加热到150℃时氟树脂管的轴向收缩率通常是1～8％，更好的是2～5％，径向收缩率通常是2～8％，更好的是4～6％。
第2发明中，加热到150℃时氟树脂管的轴向的膨胀率通常是0.5～4％，更好的是1～3％，径向收缩率通常是1～6％，更好的是2～4％。
第3发明中，加热到150℃时的氟树脂管的轴向收缩率通常是1～8％，更好的是2～5％，径向的膨胀率通常是1～4％，更好的是1～3％。
第1～第3发明中，为了使轴向收缩x％，在连续拉伸的时候，把管的发送侧与接收侧的速度差设定为发送侧慢2x％。此外，为了使轴向膨胀x％，在连续拉伸的时候，把管的发送侧与接收侧的速度差设为发送侧快2x％。发送侧“快”2x％或者“慢”2x％的设定、轴向所具备的膨胀或者收缩设定的大约50％将在拉伸后立即被橡胶弹性所抵消。
第1发明的氟树脂管的制造
第1发明的氟树脂管可以通过下面的方法获得，用排出口有环状模的螺旋式单轴挤压机把氟树脂熔化、挤出，使它通过环状模顶端所设置的冷却模冷却后再把它取出，然后设定管温度在100～150℃的部分在TD(径)方向被拉伸3～6％，在MD(轴)方向被拉伸4～8％，以2～4m/min的速度把它连续拉伸。对于氟树脂管的直径没有什么特殊的限定，大约是20～50mm。
第2发明的氟树脂管的制造
第2发明的氟树脂管可以通过下面的方法获得，用排出口有环状模的螺旋式单轴挤压机把氟树脂熔化、挤出，使它通过环状模顶端所设置的冷却模冷却后再把它取出，然后设定管温度在100～150℃的部分在TD(径)方向拉伸1～3％，在MD(轴)方向膨胀1～2％，以2～4m/min的速度把它连续拉伸。
第3发明的氟树脂管的制造
第3发明的氟树脂管可以通过下面的方法获得，用排出口有环状模的螺旋式单轴挤压机把氟树脂熔化、挤出，使它通过环状模顶端所设置的冷却模冷却后再把它取出，然后设定管温度在100～150℃的部分在TD(径)方向膨胀1～3％，在MD(轴)方向拉伸3～5％，以2～4m/min的速度把它连续拉伸。
第1～第3发明所涉及的氟树脂管的熔体流率(MFR)比较适宜的是1.8～2.2。
对于第1～第3发明所涉及的氟树脂管的填充材料没有什么特殊的限制。例如，乙炔黑、凯金(ketjen)碳黑等导电碳黑。
第1～第3发明的定影旋转部件的制造
第1～第3的发明的定影旋转部件可以通过下面的方法获得，在中心部配置了金属芯的筒状模具的内表面中放置第1～第3发明的氟树脂管，使模具的内表面和氟树脂管的外表面相接触，并且氟树脂管的内表面和上述预先配置的金属芯之间有间隔，在上述的间隔中浇注弹性层的材料，比如硅树脂类未硫化橡胶、硅树脂类发泡海绵等，如果使用的是未硫化橡胶需要把它硫化后再把筒状模具取走。
关于弹性层的厚度，第1发明的是5mm以下，理想的是大于2mm小于5mm，更理想的是3～4mm。第2和第3发明的是2mm以下，理想的是0.1～1mm。
弹性层的Asker C硬度是0～40°，更理想的是0～10°。
定影旋转部件的Asker C硬度是5～60°，更理想的是5～40°。
氟树脂管的内表面可以预先进行腐蚀处理、底漆处理等处理。
具体实施方式
下面，为了详细说明本发明而列举实施例，但是本发明不局限于这些实施例。
(1)第1发明
实施例1A
把氟树脂(PFA；杜邦-三井氟化学株式会社制；MFR＝1.9)用排出口有环状模的螺旋式单轴挤压机融化、挤出，使它通过环状模顶端所设置的冷却模，冷却后再把它取出。
然后，设定管温度在100～150℃的部分，在TD(径)方向拉伸4％，在MD(轴)方向拉伸8％，以3m/min的速度把它连续拉伸。用上述方法模制的原管，即使在没有被拉伸的状态下在径向也具有约1％的收缩性，拉伸加工时径向的收缩被设为4％，所以拉伸后管的直径比原管的直径大4％。此外，由于轴向具有的收缩设定的50％在延伸后立即被橡胶的弹性所抵消了，在连续拉伸的过程中管的发送侧和接收侧的速度有差别，从而发送侧慢8％，所以具有8％的收缩性。结果，就可以获得轴向收缩率是4％、径向收缩率是5％、直径是43.5mm、厚50μm的第1发明的氟树脂管。
比较例1A
在和实施例1A同样的条件下，但对于管温度100～150℃的部分在TD方向和MD方向不进行拉伸，就能够获得没有热收缩性的氟树脂管(直径43.5mm、厚50μm)。
实施例2A和比较例2A
把实施例1A和比较例1A得到的氟树脂管分别放置在中心部分配置了金属芯的筒状模具的内表面，使模具的内表面和氟树脂管的外表面相接触，并且氟树脂管的内表面和上述预先配置的金属芯之间有间隔，在上述的间隔中浇注硅树脂类未硫化橡胶，150℃左右橡胶硫化后把筒状模具取走，这样可以获得本发明的直径是46mm、弹性层厚度是3mm的定影用加压橡胶辊。
为了使橡胶部分和管的内表面容易接触，管的内表面预先做了腐蚀处理，更进一步做了底漆处理。这样一来，形成弹性层所使用的硅树脂类橡胶的Asker C硬度是10°。
硫化过程中由于氟树脂管和橡胶粘着在一起，热量使得管出现收缩力但是不会收缩。由于保持着这样的收缩力，可以抑制定影时的对于变形应变的塑性变形。
此外，辊成型时氟树脂管的直径由实施例1A和比较例1A的43.5mm延伸为实施例2A和比较例2A的46mm。这种辊成型过程中的延伸也是抑制管产生皱纹的一个因素。
试验例1A
使用本发明中由实施例1A获得的轴向和径向都具有收缩性的氟树脂管作为表面分离层的定影用橡胶辊的定影部件，能够很好的适应成型时的应变和纸通过时的弹性体的变形，因此即使连续使用10万张纸其表面也能保持良好的状态，调色剂加热融化时也能均匀，所以能够得到高画质。与此相比，使用由比较例1A获得的非收缩性氟树脂管的定影部件，氟树脂管不能适应弹性体的变形，仅连续使用5千～1万张纸后表面就会出现皱纹，不能够均匀的加热融化，所以不能够得到良好的画质。
(2)第2发明
实施例1B
把氟树脂(PFA；杜邦-三井氟化学株式会社制；MFR＝1.9)用排出口有环状模的螺旋式单轴挤压机融化、挤出，使它通过环状模顶端所设置的冷却模，冷却后再把它取出。
然后，设定管温度在100～150℃的部分在TD(径)方向拉伸2％，在MD(轴)方向膨胀1％。用上述方法模制的原管，即使在没有被拉伸的状态下，在径向也具有约1％的收缩性，拉伸加工时径向的收缩被设为1％，所以拉伸后管的直径比原管的直径大1％。此外，轴向在连续拉伸的过程中，管的发送侧和接收侧的速度有差别，设定发送侧快2％。在这样的各膨胀、收缩设定的条件下，以3m/min的速度连续拉伸就可以获得轴向膨胀率是1％、径向收缩率是2％、直径是44.5mm、厚50μm的第2发明的氟树脂管。
比较例1B
在和实施例1A同样的条件下，但对于管温度100～150℃的部分在径向和轴向不进行拉伸，就能够获得没有热收缩性的氟树脂管(直径44.5mm、厚50μm)。
实施例2B
把实施例1B和比较例1B得到的氟树脂管分别放置在中心部分配置了金属芯的筒状模具的内表面，使模具的内表面和氟树脂管的外表面相接触，并且氟树脂管的内表面和上述预先配置的金属芯之间有间隔，在上述的间隔中浇注硅树脂类未硫化橡胶，150℃左右硫化后把筒状模具取走，这样可以获得本发明直径是46mm、弹性层厚度是1mm的定影用加压橡胶辊。为了使橡胶部分和管的内表面容易接触，管的内表面预先做了腐蚀处理，更进一步做了底漆处理。此时形成弹性层使用的硅树脂类橡胶的Asker C硬度是10°。
试验例1B
把第2发明的具有热变化性的氟树脂管用于表面分离层的成型的定影用低硬度橡胶辊，成型后不会产生皱纹，在实际机器中能够很好的适应弹性体的变形，因此即使连续使用10万张纸其表面也能保持良好的状态，并且缝隙能保持适当的宽度，因此调色剂加热融化时也能均匀，所以能够得到高画质。
与此相比，把比较例1A的氟树脂管用于表面分离层的成型的定影用低硬度橡胶辊，辊成型后轴向开始产生纵向的皱纹，在实际机器中不能适应弹性体的变形，纵向的皱纹变深，不能得到良好的画质。
(3)第3发明
实施例1C
把氟树脂(PFA；杜邦-三井氟化学株式会社制；MFR＝1.9)用排出口有环状模的螺旋式单轴挤压机融化、挤出，使它通过环状模顶端所设置的冷却模，冷却后再把它取出。
然后，设定管温度在100～150℃的部分在TD(径)方向膨胀2％，在MD(轴)方向拉伸4％。用上述方法模制的原管，即使在没有被拉伸的状态下在径向也具有约1％的收缩性，拉伸加工时径向的膨胀被设为3％，所以拉伸后管的直径比原管的直径小3％。此外，由于轴向具有的收缩设定的约50％在拉伸后立即被橡胶的弹性所抵消了，在连续拉伸的过程中管的发送侧和接收侧的速度有差别，从而发送侧慢8％，所以具有8％的收缩性。在这样的各膨胀、收缩设定的条件下，以3m/min的速度把它连续拉伸，就可以获得轴向收缩率是4％、径向膨胀率是2％、直径是33.5mm、厚30μm的第3发明的氟树脂管。此时形成弹性层使用的硅树脂类橡胶的Asker C硬度是10°。
比较例1C
在和实施例1A同样的条件下，但对于管温度100～150℃的部分在径向和轴向不进行拉伸，就能够获得没有热收缩性的氟树脂管(直径33.5mm、厚50μm)。
实施例2C
把实施例1C和比较例1C得到的氟树脂管分别放置在中心部分配置了金属芯的筒状模具的内表面，使模具的内表面和氟树脂管的外表面相接触，并且氟树脂管的内表面和上述预先配置的金属芯之间有间隔，在上述的间隔中浇注硅树脂类未硫化橡胶，在硫化后把筒状模具取走，这样可以获得本发明的直径是38mm、弹性层厚度是0.5mm的定影用加压橡胶辊。为了使橡胶部分和管的内表面容易接触，管的内表面预先做了腐蚀处理，更进一步做了底漆处理。
更进一步、由实施例1C获得的氟树脂管的径向膨胀率是2％，而由实施例2C获得的定影用加压橡胶辊的直径由33.5mm延伸到38mm。这种辊成型时的延伸导致径向产生收缩力，所以氟树脂管在径向的膨胀率减弱了2％。连接固定在橡胶辊上的氟树脂管以某种力使橡胶辊紧固，据推测本发明是通过改变收缩平衡，来改变这种紧固力，以防止皱纹等的产生。
试验例1C
把第3发明的具有热变化性的氟树脂管用于表面分离层的成型的定影用低硬度橡胶辊，成型后不会产生皱纹，在实际机器中能够很好的适应弹性体的变形，因此即使连续使用10万张纸其表面也能保持良好的状态，并且缝隙能保持适当的宽度，因此调色剂加热融化时也能均匀，所以能够得到高画质。
与此相比，把比较例1A的氟树脂管用于表面分离层的成型的定影用低硬度橡胶辊，辊成型后轴向开始产生环状的皱纹，在实际机器中不能适应弹性体的变形，环状的皱纹变深，不能得到良好的画质。
使用本发明中具有热变化性的氟树脂管的定影用橡胶辊的定影部件与以往的定影部件相比较，即使连续使用很长时间也能获得高画质。
第1发明中，弹性层的厚度会导致大幅度的变形量，产生“环状和轴向的皱纹”，而第1发明的氟树脂管对于消除两方向的皱纹都有效果。象“MD收缩TD膨胀”或者“MD膨胀TD收缩”这样的收缩/膨胀逆方向的氟树脂管不能消除两方向的皱纹。
第2发明中，由于弹性层比较薄，会产生“轴向”的皱纹，对此种皱纹，“MD膨胀TD收缩”的收缩/膨胀逆方向的氟树脂管对于消除这种皱纹有效果。而使用两方向收缩(MD/TD收缩)的氟树脂管的场合下，由于管的收缩力而导致弹性率上升，辊变硬，因此定影部分的空隙的宽度变小，不能传递给调色剂足够的热量，从而产生偏移。
第3发明中，由于弹性层比较薄，会产生“环状”的皱纹，对此种皱纹，“MD收缩TD膨胀”的收缩/膨胀逆方向的氟树脂管对于消除这种皱纹有效果。而使用两方向收缩(MD/TD收缩)的氟树脂管的场合下，由于管的收缩力而导致弹性率上升，辊变硬，因此定影部分的空隙的宽度变小，不能传递给调色剂足够的热量，从而产生偏移。
Claims (7)
1.一种定影旋转部件的分离层用的氟树脂管，加热到150℃时其轴向收缩率是1～5％，径向收缩率是2～6％。
2.一种具有在弹性层的外侧有氟树脂层这样的材料的定影旋转部件，弹性层的Asker C硬度在10°以下，弹性层的厚度在5mm以下，加热到1 50℃时氟树脂层的轴向收缩率是1～5％，径向收缩率是2～6％。
3.根据权利要求2记载的定影旋转部件，弹性层的厚度大于2mm并且在5mm以下。
4.一种定影旋转部件的分离层用的氟树脂管，加热到150℃时其轴向的膨胀率是1～3％，径向收缩率是2～4％。
5.一种具有在弹性层的外侧有氟树脂层这样的材料的定影旋转部件，弹性层的Asker C硬度在10°以下，弹性层的厚度在2mm以下，加热到150℃时氟树脂层的轴向的膨胀率是1～3％，径向收缩率是2～4％。
6.一种定影旋转部件的分离层用的氟树脂管，加热到150℃时其轴向收缩率是2～5％，径向的膨胀率是1～3％。
7.一种具有在弹性层的外侧有氟树脂层这样的材料的定影旋转部件，弹性层的AskerC硬度在10°以下，弹性层的厚度在2mm以下，加热到150℃时氟树脂层的轴向收缩率是2～5％，径向的膨胀率是1～3％。
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