CN101657763A - 氟树脂包覆辊及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氟树脂包覆辊，其中，在具有在辊基材上依次设置有橡胶层和氟树脂层这样的层状结构的氟树脂包覆辊中，所述氟树脂层是厚度大于或等于10μm而小于20μm的氟树脂管的包覆层；本发明还提供一种所述氟树脂包覆辊的制造方法。

Description

氟树脂包覆辊及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种氟树脂包覆辊及其制造方法，更具体地说，本发明涉及一种具有在辊基材上依次设置有橡胶层和氟树脂层这样的层状结构的氟树脂包覆辊及其制造方法。本发明的氟树脂包覆辊可以用作设置在采用电子照相方式的图像形成装置各部分中的功能部件。本发明的氟树脂包覆辊特别适合作为设置在采用电子照相方式的图像形成装置的定影单元中的定影带。

在本发明中，所谓氟树脂包覆辊，并不限定于其辊基材为圆筒状或圆柱状成型体的辊部件，也包括其辊基材为环带型金属管或耐热性树脂管的带部件。

背景技术

在电子照相方式的复印机、传真机、激光打印机等图像形成装置中，通常通过以下的各工序来形成图像，所述工序为：使光导鼓均匀充电的充电工序；使图像曝光从而在所述光导鼓上形成静电潜像的曝光工序；将调色剂附着在所述静电潜像上，从而形成调色剂图像的显影工序；将所述光导鼓上的所述调色剂图像转印到纸或合成树脂板等转印接受材料上的转印工序；使所述转印接受材料上的未定影的图像定影的定影工序；除去所述光导鼓上的残留调色剂的清洁工序；等等。

在上述各工序中，使用(例如)充电用的带或辊、转印用的带或辊、显影用的带或辊、定影用的带或辊、加压用的带或辊等各种带部件或辊部件。要求这些部件具有适合于各个用途的各种功能。其中，作为共同的功能，要求这些部件具有优异的防调色剂粘连性、从而调色剂不会附着在其表面上、或者不会形成调色剂膜。

例如，在定影工序中，通常使承载有未定影调色剂图像的转印接受材料穿过定影用的带或辊与加压用的带或辊之间的间隙，并在进行加压的同时，利用设置在定影用的带或辊内侧的加热设备来加热，从而使未定影调色剂图像定影在转印接受材料上。

为此，在图像形成装置的各种部件中，要求设置在定影单元中的定影用的带或辊：(1)其表面的防调色剂粘连性优异，因而转印接受材料上的未定影调色剂不会附着、(2)其导热性优异，从而能够有效地将未定影调色剂图像定影到转印接受材料上、(3)其耐久性优异，从而能够长期发挥稳定的功能。

到目前为止，在日本特开平11-336742号公报(专利文献1)中提出了这样的旋转体：其是在辊状或管状的基材上依次形成有橡胶层和氟树脂层的旋转体，在该旋转体中，所述橡胶层由硬度不同的两种橡胶层构成。

作为在橡胶层上形成氟树脂层的方法，如果采用在橡胶层上涂覆氟树脂涂料并进行烧结的方法，则由于氟树脂的烧结温度高，在烧结时橡胶层发生劣化。因此，在专利文献1所述的制造方法中，在筒状模具的内周面上涂覆氟树脂涂料并进行烧结，接着，于在筒状模具的内周面上所形成的氟树脂层的表面上形成高硬度橡胶材料的覆膜并进行硫化，从而形成高硬度的橡胶层。其后，将基体装入到筒状模具的轴心处，并向该基体与高硬度橡胶层之间的间隙里注入低硬度橡胶材料并进行硫化，从而形成低硬度的橡胶层。

专利文献1中所公开的旋转体具有优异的防调色剂粘连性、定影性和耐久性。但是，专利文献1中所述的制造方法存在这样的缺点：操作繁琐、需要高价的模具、脱模时附着在筒状模具内周面上的氟树脂层有时候会发生剥离等。此外，采用在筒状模具的内周面上形成氟树脂涂敷层的方法，难以形成具有均匀厚度的氟树脂层，也难以使氟树脂层的厚度变得极薄。

在日本特开2004-276290号公报(专利文献2)中提出了这样的氟树脂包覆辊的制造方法：在氟树脂管(其内径比辊基材的外径小)的内周面和/或该辊基材的外周面上涂覆低粘度的粘结剂，接着，在该氟树脂管的一端，一边对该氟树脂管进行扩径，一边包覆该辊基材，并在包覆时利用该粘结剂作为润滑剂。根据专利文献2所述的方法，可通过所谓的“氟树脂管的包覆”这样比较简单的操作，可以在最外层形成防粘性优异的氟树脂层。

在专利文献2中，作为氟树脂管的材质，示出了四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)，在其实施例中也使用了PFA管。在专利文献2中记载了：氟树脂管的厚度优选为小于或等于50μm，如果比该厚度厚，则刚性变大，管难以变形从而难以插入。另一方面，在专利文献2中记载了：考虑到成型性或作为辊使用时的性能，氟树脂管的厚度的下限优选为大于或等于20μm，具体来说，实施例中示出了在橡胶辊上包覆厚度为30μm的PFA管从而制得氟树脂包覆辊。

近年来，在电子照相方式的图像形成装置中，对打印(印刷、复印)的高速化、图像的全彩化、以及节能化的要求正在提高。为了打印的高速化，需要提高定影单元的加热效率，从而高速地将未定影调色剂图像定影到转印接受材料上。

在形成全彩图像时，在显影工序中，使用青色、品红色、黄色等各颜色的彩色调色剂依次进行显影；在转印工序中，使各颜色的彩色调色剂图像依次重叠堆积从而转印到转印接受材料上。在定影工序中，需要对未定影调色剂图像(其厚度比单色调色剂图像的厚度大)进行加热加压，使其迅速熔融，并使其定影到转印接受材料上。因此，需要提高定影单元的加热效率。

在图像形成装置中，定影单元的能量消耗大。因此，为了节能，最好采用能够节省定影单元加热时所需的电力、或者能够改善定影时的加热效率的方法。如果能够提高定影单元的加热效率，则也会节省电力。

作为提高定影单元的加热效率的方法，有提高定影用的带或辊的导热性的方法。在定影工序中，通常通过对转印接受材料上的未定影调色剂图像进行加热加压，从而使其定影到转印接受材料上。在以往的定影单元中，使承载有未定影调色剂图像的转印接受材料穿过相对配置的定影辊和加压辊之间的间隙，并对未定影调色剂图像进行加热加压，从而使其定影到转印接受材料上。定影辊在其内部里安装有电加热器等加热设备，通过该加热设备来控制定影辊表面的温度。因此，为了提高显影时的加热效率，最好提高定影辊的导热性。

如图3的剖视图所示，作为使用定影带的定影方法，有使用这样的定影单元的方法，该定影单元为：隔着能够旋转的被保持的定影带31、使加热设备32与加压辊36相对。如果使承载有未定影调色剂图像33的转印接受材料34穿过定影带31和加压辊36之间的间隙，则隔着较薄的定影带31，由加热设备32产生的热施加到未定影调色剂图像33上，因此，启动电源后，只需一点儿时间就能够使定影单元运转，从而可以形成定影调色剂图像35。

作为定影带，已知有具有这样结构的定影带：在由环带型的聚酰亚胺管或金属管形成的基材的表面上，隔着橡胶层配置有氟树脂层。作为加压辊，使用这样的加压辊：在由圆柱状或圆筒状芯棒形成的辊基材上形成较厚的橡胶层，并在该橡胶层上形成氟树脂层。

为了将上述的定影单元小型化或轻量化，而且为了防止加压辊蓄热，开发了具有这样结构的定影单元：与定影带内的加热设备相对，隔着加压带而配置直径小的棒状加压辊。

为了提高定影带或定影辊的导热性，可以考虑这样的方法：使橡胶层中含有导热性高的无机填料(以下称为“导热性填料”)，这种方法是有效的。但是，如果为了获得防调色剂粘连性，而在橡胶层上形成氟树脂层或硅橡胶层，则这些层的导热率显著降低，因此难以充分满足打印高速化等的高要求水平。

在专利文献2具体公开的氟树脂包覆辊中，由氟树脂管构成的包覆层的厚度(30μm)较大，因此，即使在橡胶层中含有导热性填料，也难以充分满足打印的高速化。

如果使橡胶层中含有大量的导热性填料，则虽然可以提高橡胶层的导热率，但是弹性会降低。如果为了提高定影用的带或辊的导热性而省略了中间的橡胶层，则不能使定影用的带或辊覆盖住转印接受材料上的未定影调色剂图像以进行定影，因此调色剂的定影性不充分，特别是厚度大的全彩图像的定影性会降低。

专利文献1：日本特开平11-336742号公报

专利文献2：日本特开2004-276290号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明的课题是提供一种氟树脂包覆辊，其是在辊基材上依次形成有橡胶层和氟树脂层的氟树脂包覆辊，其中最外层形成有极薄的氟树脂管的包覆层。

具体来说，本发明的课题是提供这样的氟树脂包覆辊：其包覆性和耐久性保持高度地平衡，并且在电子照相方式的图像形成装置中，其被设置为各种带部件或辊部件时，可以发挥优异的功能。

特别是，本发明的课题是提供这样的氟树脂包覆辊：其适合安装在电子照相方式的图像形成装置的定影单元中，并且在高速打印或全彩打印时的定影性优异，适合作为耐久性良好的定影用的带或辊。

为了解决上述课题，本发明人进行了深入研究，结果想到了这样的方法：在具有在辊基材上依次设置有橡胶层和氟树脂层的层状结构的氟树脂包覆辊中，形成极薄的氟树脂管的包覆层作为氟树脂层。

为了提高定影用的带或辊的导热性，本发明人考虑到使最外层的氟树脂层的厚度变薄的方法是有效的方法。从操作性的观点考虑，优选在橡胶层上包覆氟树脂管以形成氟树脂层的方法。但是，以往认为：作为氟树脂管的制造条件，必需使该氟树脂管的厚度为大于或等于20μm，并且就在橡胶层上的包覆操作而言，也必需使该氟树脂管的厚度为大于或等于20μm。特别是，使用厚度小于20μm的极薄的氟树脂管并将该氟树脂管包覆在橡胶层上时，很难使该氟树脂管不发生破损或褶皱。此外，如果氟树脂管的厚度过薄，则可以预料氟树脂包覆辊的耐久性和防粘性会降低。

然而，本发明人发现，即使氟树脂管的厚度极薄，为小于20μm、进一步为小于或等于18μm，也可以制造具有均匀厚度的氟树脂管。本发明人发现，即使在使用极薄的氟树脂管的情况下，通过控制橡胶层的外径与氟树脂管的内径之间的关系、涂覆时粘结剂的使用等条件，也可以不产生破损或褶皱而在橡胶层上包覆氟树脂管。作为氟树脂管，使用其内径小于橡胶层的外径的极薄的氟树脂管，在包覆时进行扩径从而包覆在橡胶层上，并使其紧贴。

本发明的氟树脂包覆辊具有优异的导热性和防粘性，并且具有来自橡胶层的弹性，因此，如果将其组装在高速打印型的图像形成装置(高速机)的定影单元中作为定影用的带或辊，可以获得充分的定影性。该定影用的带或辊在全彩调色剂图像的定影性方面也优异，并且，与以往的产品相比，耐久性也不逊色。本发明基于这些见解而完成。

解决问题所采用的手段

根据本发明，可以提供一种氟树脂包覆辊，其特征在于，在具有在辊基材上依次设置有橡胶层和氟树脂层这样的层状结构的氟树脂包覆辊中，所述氟树脂层为厚度大于或等于10μm而小于20μm的氟树脂管的包覆层。

此外，根据本发明可以提供一种氟树脂包覆辊的制造方法，其特征在于，在具有在辊基材上依次设置有橡胶层和氟树脂层这样的层状结构的氟树脂包覆辊的制造方法中，包括以下的各工序：

(1)工序1，在辊基材上形成橡胶层；

(2)工序2，准备厚度大于或等于10μm而小于20μm、且内径小于所述橡胶层的外径的氟树脂管；

(3)工序3，在该橡胶层的外周面、或氟树脂管的内周面、或者这二者上涂覆粘结剂；以及

(4)工序4，一边对该氟树脂管的一端进行扩径，一边将该氟树脂管包覆到该橡胶层上。

发明效果

根据本发明，可以提供一种氟树脂包覆辊，其是在辊基材上依次形成有橡胶层和氟树脂层的氟树脂包覆辊，其中最外层形成有极薄的氟树脂管的包覆层。

本发明的氟树脂包覆辊具有良好的包覆性和耐久性，通过将其设置在电子照相方式的图像形成装置的定影单元中作为定影用的带或辊，可以满足打印的高速化、图像的全彩化、节能化、轻量化等要求。本发明的氟树脂包覆辊除了可以用作图像形成装置的其它各种功能部件之外，还可用作图像形成装置以外的各种装置的部件。

附图的简单说明

[图1]图1是本发明的氟树脂包覆辊的剖视图。

[图2]图2是示出在橡胶辊上包覆氟树脂管的方法的一个例子的说明图。

[图3]图3是使用了定影带和加压辊的定影单元的一个例子的剖视图。

符号的说明

1  氟树脂包覆辊

2  辊基材

3  橡胶层

4  粘结剂层

5  氟树脂管的包覆层

21 橡胶辊

22 辊基材

23 橡胶层

24 氟树脂管

25 氟树脂管的一个端部

26 卡盘(chuck)

31 定影带

32 加热设备

33 未定影调色剂图像

34 转印接受材料

35 定影调色剂图像

36 加压辊

本发明的最佳实施方案

在本发明中，作为氟树脂包覆辊的辊基材，可以使用圆筒状或圆柱状的成型体、以及环带(也称为无缝带)型金属管或耐热性树脂管。

圆筒状或圆柱状的成型体通常是由导热性良好的金属(例如铝、铝合金、铁、不锈钢等)、陶瓷(例如氧化铝、碳化硅等)所形成的圆柱状或圆筒状的成型体。根据氟树脂包覆辊的用途，圆筒状或圆柱状的成型体的内部可以是空心，也可以是实心。圆筒状或圆柱状的成型体也可以是两端具有轴承的轴状。在圆筒状或圆柱状的成型体为金属制的情况下，一般称为芯棒。

金属管或耐热性树脂管等管状的基材是由金属和耐热性树脂形成的管，通常为环带型的成型体。作为金属管的材质，例如可以列举铁、镍、以及它们的合金等。在加热定影带时采用电磁感应加热方法时，作为金属管的材质，优选为铁、镍、以及它们的合金、铁氧体类不锈钢等。如定影带那样，在需要对带部件的整体进行有效加热的情况下，作为金属管，优选使用热容量小、并且采用电磁感应加热时升温更快的镍带或不锈钢带。

作为耐热性树脂管的材质，优选为热容量小、并且在使用时采用加热器加热时急速升温的材料，通常使用熔点、热变形温度、热分解温度等耐热温度为大于或等于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，更优选为聚酰亚胺，特别优选为热固性聚酰亚胺。

根据氟树脂包覆辊的用途，适当地选择辊基材的厚度、直径、长度等。例如，在氟树脂包覆辊用作定影用的带或辊的情况下，根据转印接受材料的宽度来决定基材的长度。虽然可以根据氟树脂包覆辊的用途或图像形成装置的机器种类来适当地决定辊基材的直径，但是，在作为定影用的带或辊的情况下，该直径通常为10～150mmφ，优选为13～100mmφ，更优选为15～40mmφ。在作为定影带的情况下，辊基材的厚度通常为20～100μm，优选为25～80μm。除了沿长度方向具有均匀的直径这样的形状之外，基材的形状还可以是冠状、倒冠状、锥形等。

在耐热性树脂管为诸如热固性聚酰亚胺管之类的耐热性树脂管的情况下，根据需要，可以含有无机填料。作为无机填料，可以列举例如二氧化硅、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，从具有高导热率的观点考虑，优选为氧化铝、碳化硅、碳化硼、以及氮化硼。

在耐热性树脂管中含有无机填料的情况下，通常以体积含量小于或等于50％的比例使用，在多数情况下以体积含量小于或等于40％的比例使用。在多数情况下，体积含量的下限值为5％。在制造含有无机填料的热固性聚酰亚胺管时，通过使用分散有无机填料的聚酰亚胺前体清漆，在圆柱状或圆筒状模具的表面上形成涂膜，加热以进行酰亚胺化，从而形成管。

橡胶层形成在辊基材上。作为橡胶层的材质，优选为耐热性橡胶。耐热性橡胶是指具有这样的耐热性的橡胶：当将设置有橡胶层的氟树脂包覆辊设置在定影单元中时，能够承受住定影温度下的连续使用。作为耐热性橡胶，优选为硅橡胶和氟橡胶。这些耐热性橡胶可以分别单独使用、或者两种以上组合使用。橡胶层不仅可以是硅橡胶或氟橡胶分别形成的单层，也可以是(例如)硅橡胶层和氟橡胶层层压后得到的层。

作为耐热性橡胶，从具有特别优异的耐热性的角度而言，优选为混炼型或液态的硅橡胶、氟橡胶、或者它们的混合物。具体而言，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；偏二氟乙烯橡胶、四氟乙烯-丙烯橡胶、四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚橡胶、磷腈类氟橡胶、氟代聚醚等氟橡胶；等等。这些橡胶可以分别单独使用、或者两种以上组合使用。还可以将硅橡胶和氟橡胶混合使用。

其中，液态的硅橡胶和氟橡胶是优选的，这是因为其高度填充有导热性填料从而可容易形成导热率高的橡胶层。作为液态硅橡胶，有缩合型液态硅橡胶和加成型液态硅橡胶。其中，优选为加成型液态硅橡胶。

加成型液态硅橡胶是采用这样的机理而形成的：在使用铂催化剂的条件下，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，由此使硅氧烷链发生交联。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率。双组分型并且在室温下固化速度快的橡胶为室温固化型液态硅橡胶；加热固化型液态硅橡胶是这样的橡胶：通过调节铂催化剂的量、或者使用反应抑制剂从而可以在100～200℃的温度下进行加热固化；另外，即使使它们的抑制作用增强并混合成单组分，只要在低温下贮存其就保持液态，并且在使用时如果加热固化的话就形成为橡胶状，这样的橡胶为单组分加热型橡胶(以下称为“单组分加成型液态硅橡胶”)。在这些加成型液态硅橡胶中，从与导热性填料的混合操作、或者形成橡胶层的操作的容易程度、层间粘附性等角度考虑，优选为单组分加成型液态硅橡胶。

通过使橡胶层中含有导热性填料，可以提高导热率。在将氟树脂包覆辊用作设置在定影单元中的定影带或辊的情况下，通常将橡胶层的导热率设定为0.6～4.0W/(m·K)，优选设定为0.9～3.0W/(m·K)，更优选设定为1.0～2.5W/(m·K)。特别是，在需要高导热率的橡胶层的情况下，最好是将橡胶层的导热率优选设定为大于或等于1.1W/(m·K)，更优选设定为大于或等于1.2W/(m·K)。

为了提高橡胶层的导热率，优选采用这样的方法：使用在选自由硅橡胶和氟橡胶所构成的组的至少一种耐热性橡胶中混合导热性填料而形成的橡胶组合物来形成橡胶层。如果橡胶层的导热率过低，则将氟树脂包覆辊用作定影用的带或辊时，加热效率降低、并且难以充分提高高速打印或全彩打印时的定影性。而如果橡胶层的导热率过高，则导热性填料的混合比例变得过高，从而橡胶层的机械强度或弹性可能会降低。

作为导热性填料，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。这些导热性填料可以分别单独使用、或者两种以上组合使用。其中，优选为碳化硅、氮化硼、氧化铝、氮化铝。

导热性填料的平均粒径通常为0.5～15μm，优选为1～10μm。可以采用岛津制作所制造的“岛津激光衍射粒度分布测定装置SALD-3000”来测定平均粒径。导热性填料的平均粒径如果过小，则容易使得导热性的改善效果不充分。导热性填料的平均粒径如果过大，则有时候橡胶层的表面会产生凸凹不平，从而使其上的氟树脂层的表面光滑性降低。

橡胶组合物中的导热性填料的混合比例，以组合物的总量为基准，以体积含量计通常为5～60％，优选为10～50％，更优选为15～45％。如果导热性填料的混合量过少，则难以充分地提高橡胶层的导热率。而如果导热性填料的混合量过多，则橡胶层的机械强度或弹性显示出降低的倾向。

通过在橡胶材料中混合导热性填料，可以制备含有导热性填料的橡胶组合物，但是根据需要，也可以使用市售产品。作为这样的市售产品，可以列举含有碳化硅(SiC)等导热性填料的单组分加成型液态硅橡胶(信越化学社制造的X32-2020)。

橡胶层的厚度可以根据氟树脂包覆辊的用途或形状(带部件或辊部件)等来适当地决定，但是通常为大于或等于10μm而小于或等于5mm，优选为大于或等于50μm而小于或等于3mm。在氟树脂包覆辊为以金属管或耐热性树脂管作为基材的带部件的情况下，考虑到基材本身的弹力，橡胶层的厚度优选为大于或等于10μm而小于或等于1mm，更优选为50～900μm，特别优选为100～800μm，并且在多数情况下，厚度为200～350μm时可以获得令人满足的结果。在氟树脂包覆辊为以圆筒状或圆柱状的成型体作为基材的辊部件的情况下，由于基材硬，所以橡胶层的厚度优选为大于或等于50μm而小于或等于5mm，更优选为大于或等于900μm而小于或等于3mm。

在使用氟树脂包覆辊作为定影用的带或辊的情况下，为了赋予弹性，橡胶层的硬度最好较低。可以根据日本工业标准JIS K6301所规定的弹簧型硬度试验A型来测定硬度(以下称为“JIS-A硬度”)，由该硬度来测定橡胶层的硬度。JIS-A硬度优选为小于100，更优选为20～90，进一步优选为20～70，特别优选为20～60。

如果橡胶层的厚度过薄或硬度过高，则定影用的带或辊不能覆盖住未定影调色剂并使其熔融，从而使定影性降低。特别是，在使用彩色调色剂的情况下，容易造成定影不良。如果橡胶层的厚度过厚或者硬度过低，则在耐久性方面可能会产生问题。

如图1的剖视图所示，本发明的氟树脂包覆辊1具有这样的层状结构：在辊基材2上形成有橡胶层3，并且其最外层形成有氟树脂管的包覆层5。优选的是，在橡胶层3和氟树脂管的包覆层5之间设置有粘结剂层4。

通过将氟树脂层设置在最外层，可以提高氟树脂包覆辊的防调色剂粘连性、耐热性、耐久性。在将氟树脂包覆辊用作定影用的带或辊的情况下，通过将氟树脂层设置在最外层，不需要涂覆硅油等防粘油、或者涂覆少量的防粘油就可以获得充分的防调色剂粘连性。

通常，通过挤出成型，可以制造本发明所使用的氟树脂管。作为氟树脂管的材质，可以列举四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、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)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等。在这些氟树脂中，从挤出成型性、耐热性、防调色剂粘连性等角度来说，优选为四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。

氟树脂管的厚度(平均厚度)为大于或等于10μm而小于20μm，优选为12～19μm，更优选为13～18μm。如果氟树脂管的厚度过薄，则除了制造时的挤出成型性差之外，还容易发生在橡胶层上的包覆操作性、耐久性、防调色剂粘连性等不充分的现象。而如果氟树脂管的厚度过厚，则在将氟树脂包覆辊用作定影用的带或辊时，导热性不充分，从而高速打印或全彩印刷时的定影性降低。

本发明中所使用的氟树脂管的厚度为大于或等于10μm而小于20μm，并且其内径小于所述橡胶层的外径。换言之，在形成橡胶层时，使得橡胶层的外径比所使用的氟树脂管的内径小。该氟树脂管不是热收缩性管。

本发明的氟树脂包覆辊是具有在基材上依次设置有橡胶层和氟树脂层这样的层状结构的氟树脂包覆辊，所述氟树脂层是厚度大于或等于10μm而小于20μm的氟树脂管的包覆层。该氟树脂管优选为四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)管。

优选的是，隔着粘结剂层而将该氟树脂管包覆在该橡胶层上。所述橡胶层由含有耐热性橡胶和导热性填料的橡胶组合物形成，其中所述耐热性橡胶选自由硅橡胶和氟橡胶构成的组中的至少一种，并且所述橡胶层优选为导热率为0.6～4.0W/(m·K)的导热性橡胶层。使用环带型金属管或耐热性树脂管作为所述辊基材而获得的氟树脂包覆辊，适合用作设置在电子照相方式的图像形成装置的定影单元中的定影用的带或辊。

采用包括下述工序1～4的制造方法，可以制得本发明的氟树脂包覆辊，所述工序为：

(1)工序1，在辊基材上形成橡胶层；

(2)工序2，准备厚度大于或等于10μm而小于20μm的、并且内径小于所述橡胶层的外径的氟树脂管；

(3)工序3，在该橡胶层的外周面、或该氟树脂管的内周面、或者这二者上涂覆粘结剂；以及

(4)工序4，一边对该氟树脂管的一端进行扩径，一边将该氟树脂管包覆到该橡胶层上。

在上述工序1中，从获得导热性优异的氟树脂包覆辊的角度而言，优选的是，使用含有耐热性橡胶和导热性填料的橡胶组合物，来形成导热率为0.6～4.0W/(m·K)的导热性橡胶层，其中所述耐热性橡胶选自由硅橡胶和氟橡胶所构成的组中的至少一种。

作为在辊基材上形成橡胶层的方法，优选的是：使用模具的加压硫化法；通过分配器将液态橡胶供给到辊基材上以形成包覆层、并且进行硫化的方法；等等。在辊基材为金属管或耐热性树脂管的情况下，在采用加压硫化法时，优选的是，将金属管或耐热性树脂管插入到圆筒状或圆柱状的支持体中之后进行加压硫化。

在采用分配器的情况下，(1)一边旋转基材，一边采用具有供料部(其前端具有出料口)的分配器将液态橡胶连续地供给到基材的表面上，此时，将分配器的供料部沿着基材的旋转轴方向连续地移动，从而将由出料口供给的液态橡胶螺旋状地卷绕在基材的表面上，从而形成液态橡胶的涂覆层；以及(2)将所涂覆的液态橡胶固化(硫化)，从而在基材上形成橡胶层，通过上述(1)和(2)的各工序，可以在辊基材上形成橡胶层。在25℃下测定的液态橡胶的粘度通常为1～1,500Pa·s，优选为5～1,000Pa·s。在液态橡胶中可以含有导热性填料。

作为除此以外的其它方法，例如，也可以在圆筒状模具内的轴心位置处设置辊基材，将橡胶材料注入到该圆筒状模具的内周面与辊基材的外周面之间的空隙内以形成橡胶层。此外，也可以在包覆氟树脂管之后再进行橡胶层的硫化。例如，在氟树脂管与橡胶层之间设置有粘结剂层的情况下，在粘结剂层的固化时也可以进行橡胶层的硫化。

上述工序2中所准备的氟树脂管优选为四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)管。本发明中所使用的氟树脂管的厚度为大于或等于10μm而小于20μm，并且其内径小于该橡胶层的外径。

本发明中所使用的氟树脂管不是热收缩性管。如果采用将热收缩性的氟树脂管包覆在橡胶层上后进行热收缩的方法，则极薄的氟树脂管的包覆层容易发生褶皱。因此，在本发明的制造方法中，一边对氟树脂管的一端的开口部位进行扩径，一边将其包覆到橡胶层上。

对于氟树脂管而言，当将橡胶层的外径设定为d₁、将氟树脂管的内径设定为d₂时，根据式子D＝[(d₁-d₂)/d₁]×100而算出的径差D优选大于0％而小于或等于10％，更优选为1～8％，特别优选为2～5％。如果该径差D过大，则包覆到橡胶层上后，氟树脂管容易产生塑性变形，并且包覆操作性、氟树脂包覆辊的耐久性、防调色剂粘连性等降低。而如果该径差D过小，则橡胶层与氟树脂管的紧贴性会降低。当形成有橡胶层的辊基材(以下有时称为“橡胶辊”)的直径为(例如)15～50mmφ时，氟树脂管的内径优选为14～49mm。

在上述工序3中，优选使用在25℃下测定的粘度为小于或等于10Pa·s的粘结剂。通过在常温下将低粘度的粘结剂涂覆在橡胶层的外周面和/或氟树脂管的内周面上，在将氟树脂管包覆到橡胶层上时，该粘结剂起到润滑剂的作用，因此可以顺利地进行包覆操作。粘结剂在25℃时的粘度优选为小于或等于7Pa·s，其下限值为0.1Pa·s左右。为了调节粘结剂的粘度，根据需要，也可以用溶剂进行稀释。然而，只要粘结剂的涂布层不妨碍氟树脂管的包覆操作性，则其粘度也可以在上述范围之外。

作为粘结剂，优选为有机硅类粘结剂、酰亚胺类粘结剂等耐热性优异的粘结剂。作为粘结剂的具体例子，可以列举东芝シリコ一ン社制造的TSE322、TSE3221、TSE3221S(商品名)；信越化学社制造的KE1825、X32-1964(商品名)；等等，但并不局限于这些。

优选的是，通过蚀刻处理或等离子体处理等对氟树脂管的内周面进行表面改性。通过进行这样的表面改性处理，氟树脂管内周面对粘结剂的粘附性增加，从而改善了与橡胶层的紧贴性。也可以通过紫外线辐射、电子线辐射、离子辐射、激光辐射、电晕放电等，对氟树脂管的内周面进行表面改性。

在上述工序4中，一边对氟树脂管的一端的开口部位进行扩径，一边将该氟树脂管包覆到橡胶层上。氟树脂管的管径的扩张率虽然与上述径差D的值有关，但是优选为1～15％，更优选为2～10％，并且在3～8％左右下也可以获得良好的结果。

可以通过以下的方法对氟树脂管进行扩径，所述方法为：在将氟树脂管包覆到橡胶层上之前，一次性地进行扩径的方法；包覆时通过与橡胶层接触来进行扩径的方法；在将氟树脂管包覆到橡胶层上之前，在一定程度的范围内进行扩径、然后再通过与橡胶层接触来进一步扩径的分段式扩径方法；等等。

参照图2，对氟树脂管的包覆方法的一个实施方案进行说明。如图2所示，在氟树脂管24的一端的开口部位，将4个卡盘26安装在其开口端部25上，使得周向的拉力均等。氟树脂管24的另一端不固定而为自由状态。

将在辊基材22上形成有橡胶层23的橡胶辊21的一个端部与氟树脂管24的一端的开口部位相对设置。在橡胶层的外周面和/或氟树脂管的内周面上，预先涂覆粘结剂。均等地牵拉安装在氟树脂管24的开口端部25上的4个卡盘26，以使其沿径向扩张，立刻使氟树脂管24的内周面与橡胶辊21的橡胶层23的外周面相接触，并且一边对氟树脂管24进行扩径，一边从氟树脂管24的一个端部插入橡胶辊21。

也就是说，在上述工序4中，通过安装在氟树脂管的一端上的几个卡盘，牵拉氟树脂管一端的开口部位以使其扩张，接着，将形成有橡胶层的辊基材插入到氟树脂管的开口部位中，使氟树脂管的内周面与橡胶层的外周面相接触，由此，一边对氟树脂管进行扩径，一边将氟树脂管包覆到橡胶层上。

向橡胶辊中插入氟树脂管时的插入力优选为1～20kg，更优选为2～10kg。优选的是，包覆时，这样包覆氟树脂管，使得橡胶辊21的轴向两侧均设置有氟树脂管的余长部分，然后切除该余长部分。

在常温且无压力负荷的常压条件下，将氟树脂管包覆到橡胶层上，然后通过在150～250℃的条件下加热1～3小时，使粘结剂固化。当橡胶层处于未硫化的状态时，在对粘结剂进行固化时也可以进行橡胶层的硫化。加热处理之后，切断氟树脂管的轴向两侧的余长部分，使得氟树脂管的轴向长度与橡胶辊的长度相同。

实施例

以下列举实施例和比较例，以更具体地说明本发明，但是本发明并不仅局限于这些实施例。各物理性质以及特性的评价方法如下。

(1)包覆性

将PFA管包覆在形成有橡胶层的辊基材(橡胶辊)上，此时，按照以下的标准来评价包覆性。

A：顺利地进行包覆，从而可以形成厚度均匀的包覆层，

B：包覆层的表面外观差，

C：难以形成厚度均匀的包覆层

(2)定影性

将实施例和比较例中所制造的定影带组装到市售的电子照相复印机的定影单元中。如图3的剖视图所示，定影单元具有这样的结构：隔着能够旋转的被支持的定影带31，加热设备32与加压辊36相对。与定影带相对而设置的加压辊具有这样的结构：在圆筒状芯棒上依次形成有橡胶层和氟树脂层。设定定影温度，使得定影带的氟树脂层的表面温度达到190℃。作为电子照相复印机，使用的是打印速度为30张/分钟的高速机。使用黑色调色剂，在转印纸上形成未定影调色剂图像，使该图像经过定影单元，并进行加热加压，从而连续打印5万张。为了调查由打印速度造成的影响，使用打印速度为15张/分钟的中速机，并进行相同的评价。

在评价定影性时，连续打印5万张后，将擦镜纸(シルボン紙)放到在转印纸上所形成的定影图像之上，在其上放置5cm见方的200g的称砣，并摩擦5次。用色差计测定摩擦之前和之后的定影图像，并测定图像浓度的减少率。

(3)耐久性

如上所述，将实施例和比较例中所制造的定影带组装到市售的电子照相复印机的定影单元中，然后，将定影温度保持为190℃，并且以30张/分钟的打印速度连续打印黑色调色剂20万张。根据以下的标准来评价定影带的耐久性：

A：连续打印20万张后，定影带也没有出现异常，

B：发生偏移(offset)现象或者转印纸出现褶皱，

C：定影带的氟树脂管包覆层发生破碎或破裂。

[实施例1]

在厚度为40μm、长度为240mm、外径为23.7mm的不锈钢管上，将以下的橡胶组合物在170℃下模压成型30分钟以形成橡胶层，其中所述的橡胶组合物为：相对于硅橡胶(東レ·ダウコ一ニング社制造，商品名SE6920)，将氧化铝粉以体积含量为20％的比例进行混合而得到的橡胶组合物。研磨橡胶层的表面，将橡胶层的外径调节为24mm。准备了厚度为15μm、内径为23mm的PFA管作为氟树脂管。

在橡胶层的表面上涂覆以下的粘结剂，所述粘结剂为：将东芝シリコ一ン社制造的粘结剂TSE3221用溶剂(信越化学社制造，有机硅用稀释剂)稀释、从而将其在25℃下的粘度调节为5Pa·s。采用图2所示的方法，在PFA管的一个端部安装了4个卡盘，以使该管的端部在周向上均等。与PFA管的一个端部相对，来设置上述所制得的橡胶辊的一个端部，一边将设置在PFA管的一个端部上的4个卡盘沿径向扩张，一边立即使PFA管的内周面与橡胶辊的外周面相接触，从PFA管24的一个端部插入橡胶辊。然后，在200℃下进行加热而使粘结剂固化。将所包覆的PFA管的余长部分切断，从而制得定影带。结果示于表1。

[比较例1]

采用与实施例1相同的方法制造定影带，不同之处在于，使用厚度为30μm的PFA管来代替厚度为15μm的PFA管。结果示于表1。

[表1]

	实施例1	比较例1
			PFA管的厚度(μm)	15	30
包覆性	A	A
			定影性连续打印5万张后的图像减少率(％)(定影温度为190℃)高速机(30张/分)中速机(15张/分)	41	202
耐久性连续打印20万张	A	A

从表1的结果明显可知，即使使用厚度为15μm的极薄的非热收缩性PFA管(实施例1)，包覆操作性也优异，并且耐久性也良好。而且，与包覆有厚度为30μm的PFA管的定影带(比较例1)相比，包覆有厚度为15μm的PFA管的定影带可以充分满足打印张数为30张/分的高速机的高速打印要求。

工业实用性

具有本发明的氟树脂管的包覆层的氟树脂包覆辊可用作(例如)电子照相方式的图像形成装置中的定影用的带或辊。本发明的氟树脂包覆辊还可用作需要防调色剂粘连性等功能的图像形成装置的各种功能部件。

Claims (20)

1.一种氟树脂包覆辊，其特征在于，在具有在辊基材上依次设置有橡胶层和氟树脂层这样的层状结构的氟树脂包覆辊中，所述氟树脂层是厚度大于或等于10μm而小于20μm的氟树脂管的包覆层。

2.权利要求1所述的氟树脂包覆辊，其中所述氟树脂层是厚度为13～18μm的氟树脂管的包覆层。

3.权利要求1所述的氟树脂包覆辊，其中所述氟树脂管是四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)管。

4.权利要求1所述的氟树脂包覆辊，其中所述氟树脂管是厚度为13～18μm的非热收缩性PFA管。

5.权利要求1所述的氟树脂包覆辊，其中，隔着粘结剂层，所述氟树脂管包覆在所述橡胶层上。

6.权利要求1所述的氟树脂包覆辊，其中所述橡胶层是由含有耐热性橡胶和导热性填料的橡胶组合物形成的、导热率为0.6～4.0W/(m·k)的导热性橡胶层，其中所述耐热性橡胶为选自由硅橡胶和氟橡胶组成的组中的至少一种橡胶。

7.权利要求6所述的氟树脂包覆辊，其中所述导热性填料是选自由碳化硅、氮化硼、氧化铝、以及氮化铝所组成的组中的至少一种导热性填料。

8.权利要求6所述的氟树脂包覆辊，其中所述橡胶组合物是含有碳化硅的单组分加成型液态硅橡胶。

9.权利要求1所述的氟树脂包覆辊，其中所述辊基材是环带型的金属管或耐热性树脂管。

10.一种氟树脂包覆辊的制造方法，其特征在于，在具有在辊基材上依次设置有橡胶层和氟树脂层这样的层状结构的氟树脂包覆辊的制造方法中，包括以下的各工序：

(1)工序1，在辊基材上形成橡胶层；

(2)工序2，准备厚度为大于或等于10μm而小于20μm、并且内径小于所述橡胶层的外径的氟树脂管；

(3)工序3，在所述橡胶层的外周面、或所述氟树脂管的内周面、或者这二者上涂覆粘结剂；以及

(4)工序4，一边对所述氟树脂管的一端进行扩径，一边将该氟树脂管包覆到所述橡胶层上。

11.权利要求10所述的氟树脂包覆辊的制造方法，其中，对于所述氟树脂管而言，当将所述橡胶层的外径设定为d₁、将所述氟树脂管的内径设定为d₂时，根据下式

D＝[(d₁-d₂)/d₁]×100

算出的径差D满足大于0％而小于或等于10％的范围。

12.权利要求10所述的氟树脂包覆辊的制造方法，其中在所述工序3中使用的是在25℃时测定的粘度为小于或等于10Pa·s的粘结剂。

13.权利要求10所述的氟树脂包覆辊的制造方法，其中所述辊基材是环带型的金属管或耐热性树脂管。

14.权利要求10所述的氟树脂包覆辊的制造方法，其中所述氟树脂管的厚度为13～18μm。

15.权利要求10所述的氟树脂包覆辊的制造方法，其中所述氟树脂管是四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)管。

16.权利要求10所述的氟树脂包覆辊的制造方法，其中所述氟树脂管是厚度为13～18μm的非热收缩性PFA管。

17.权利要求10所述的氟树脂包覆辊的制造方法，其中所述橡胶层是由含有耐热性橡胶和导热性填料的橡胶组合物形成的、导热率为0.6～4.0W/(m·k)的导热性橡胶层，所述耐热性橡胶是选自由硅橡胶和氟橡胶组成的组中的至少一种橡胶。

18.权利要求17所述的氟树脂包覆辊的制造方法，其中所述导热性填料是选自由碳化硅、氮化硼、氧化铝、以及氮化铝组成的组中的至少一种导热性填料。

19.权利要求17所述的氟树脂包覆辊的制造方法，其中所述橡胶组合物是含有碳化硅的单组分加成型液态硅橡胶。

20.权利要求10所述的氟树脂包覆辊的制造方法，其中在所述工序4中，通过安装在所述氟树脂管的一端上的多个卡盘，牵拉该氟树脂管的一端的开口部位，以使其扩张，接着，将形成有橡胶层的辊基材插入到该氟树脂管的开口部位中，并使该氟树脂管的内周面与所述橡胶层的外周面相接触，由此，一边对该氟树脂管进行扩径，一边将该氟树脂管包覆到所述橡胶层上。

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