CN104216258B - 用于精确特征控制的表面张力干扰涂布过程 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可用于印刷中的构件，所述构件包括：可用于印刷中的基材；沉积于所述基材上的第一涂层，所述第一涂层具有第一表面张力并形成边缘；与所述第一涂层的边缘相邻的沉积于所述基材上的第二涂层，所述第二涂层具有第二表面张力。所述第一表面张力与所述第二表面张力不同。本发明提供了一种用于形成定影系统组件的方法，所述方法包括：a)沉积具有第一表面张力的第一涂层，以在基材上形成边缘；以及b)与所述边缘相邻在所述基材上沉积具有第二表面张力的第二涂层，所述第一表面张力与所述第二表面张力不同。

Description

用于精确特征控制的表面张力干扰涂布过程

技术领域

目前公开的实施例涉及为涂布过程提供精确特征控制，更具体地涉及为在可用于印刷中的构件(例如定影系统(fuser system)基材)上沉积涂层提供精确特征控制。此外，目前公开的实施例也涉及为在基材上沉积涂层提供精确特征控制。

背景技术

图1和2显示了已知的印刷系统，其包括经涂布的定影系统基材，即经涂布的定影辊(fuser roller)。参照图1，在典型的静电照相复制设备中，待复印的原始图像的光图像以静电潜像的形式记录于光敏构件上，随后通过施用验电热塑性树脂粒子(其通常称为调色剂)而使潜像可见。具体地，借助充电器12在感光器10的表面上充电，由电源14将电压提供至所述充电器12。然后，使感光器10暴露于来自光学系统或图像输入设备16(如激光器和发光二极管)的光，以在其上形成静电潜像。通常，通过使来自显影台18的显影剂混合物接触静电潜像，从而显影静电潜像。可通过使用磁刷、粉末云或其他已知的显影过程而实现显影。干燥显影剂混合物通常包含载体颗粒，所述载体颗粒具有摩擦电地附接于其上的调色剂粒子。调色剂粒子从载体颗粒被吸引至潜像，从而在潜像上形成调色剂粉末图像。或者，可使用液体显影剂材料，所述液体显影剂材料包含液体载体，所述液体载体具有分散于其中的调色剂粒子。液体调色剂材料前进至与静电潜像接触，调色剂粒子以图像构造沉积于静电潜像上。

在调色剂粒子以图像构造沉积于光电导表面上之后，它们通过转印装置22转印至复印片材20，其可被压力转印或静电转印。或者，显影图像可转印至中间转印构件或偏置转印构件，并随后转印至复印片材。复印基材的例子包括纸张、透明材料(如聚酯、聚碳酸酯等)、布、木材、或其上将设置最终图像的任何其他所需的材料。

在完成显影图像的转印之后，复印片材20前进至定影台(fusing station)24，所述定影台24在图1中示为定影辊26和压力辊28，尽管任何其他定影部件(如与压力辊接触的定影带、与压力带接触的定影辊等)适用于该设备，其中通过使复印片材20经过定影辊26与压力辊28之间而将显影图像定影至复印片材20，由此形成永久图像。或者，转印和定影可通过转印定影应用而完成。

在转印之后，感光器10前进至清洁台30，其中通过使用叶片(如图1所示)、刷或其他清洁设备从感光器10上清洁留在感光器10上的任何调色剂。

图2为定影构件的一个实施例的放大示意图，其中定影辊26包括在基底构件34上的弹性体表面32，所述基底构件34例如由任何合适的金属(如铝、阳极氧化铝、钢、镍、铜等)制造的中空滚筒或芯，并具有在其中空部分设置的与滚筒同延的加热元件36。支承辊或压力辊28配合定影辊26以形成辊隙或接触弧38，复印纸或其他基材40经过所述辊隙或接触弧38，使得其上的调色剂图像42接触定影辊26的弹性体表面32。如图2所示，支承辊28具有刚性芯44(例如钢芯)，弹性体表面或层46在所述刚性芯上。贮槽48含有聚合物脱模剂50，所述聚合物脱模剂50在室温下可为固体或液体，但其在操作温度下为流体。

在图2所示的实施例中，聚合物脱模剂50经由两个脱模剂递送辊52和54施用至弹性体表面32，所述两个脱模剂递送辊52和54在所指方向上可旋转安装。因此，提供递送辊52和54以将脱模剂50传输至弹性体表面32。递送辊52部分浸入贮槽48中，并在其表面上将脱模剂50从贮槽48传输至递送辊54。通过使用计量叶片56，可将聚合物脱模流体50的层以亚微米厚度至数微米厚度的脱模流体50的受控厚度最初施用至递送辊54，随后施用至弹性体32。尽管前述设备描述为包括定影辊26，应了解所述设备可包括定影带等，且这种辊和/或带包括多种类型的涂层，如下文所述。

在各种溶液或分散体涂布操作(如沉积于定影基材上的涂层)中的关键问题是，在最终产品中获得细微边缘细节或边界。在一些产品或制品(如由柔性基材组成的定影带)中，可将最终产品的边缘切边。在不可能切边的情况中或需要精确涂层组成控制的情况中，迄今为止未获得定向溶液递送的合适方法。

带(如用于印刷系统中的带)制造的目前的方法涉及溶剂化聚合物分散体的流涂，所述溶剂化聚合物分散体包含聚合物、交联剂、填料和任选的其他流平剂、表面活性剂或共溶剂。例如，底层可为硅酮聚合物。涂层可沉积于设置在旋转滚筒或胶版滚筒上的带基材上，然后保持在受控的环境条件(周围环境或在旋转烘箱中)下直至溶剂的大部分蒸发。然后将带引入更高温度的烘箱中，直至涂层交联且任何残余溶剂或材料去除。或者，将第二或第三层涂布于基材(即带的底层)上，以形成多层制品。例如，脱模层可作为第二层沉积。

对于定影部件，需要均匀压制以获得最佳定影。目前的涂布方法产生朝向边缘的区域，在所述边缘处，基材上的材料端部比带主体薄得多。已知的涂布方法产生缓慢减少并延伸经过需要涂布的区域的液体材料。为了尝试通过带主体的均匀厚度，并使所述均匀厚度达到最大，涂层通常延伸经过所需涂布区域，然后经过带的最大宽度。于是这种层无法被包封于外部涂层中，由此留下暴露的基材端部，这在带的使用过程中导致下层的油渗透、分离、位移和其他早期失效模式。例如，由于暴露于定影油，硅酮基材溶胀，由此导致带与硅酮之间的粘附问题。此外，这种溶胀可导致脱模层从硅酮基材上分离。由于硬件限制，仅延长带的长度是不可能的。

涂布带的已知方法的结果示于图3中。已知方法包括在带62上沉积硅酮基材60。在该方法中，硅酮基材60的宽度64小于带62的宽度66，例如，硅酮基材宽度可为280mm，而带宽度为300mm。通过在硅酮基材60的每一侧上留下空间，例如在每一侧上大约10mm，可沉积顶涂层68(例如脱模层)，由此包封硅酮基材60并提供防止定影油暴露(例如暴露于脱模剂)的阻挡层。

已发现，液体涂层的使用可产生多种问题。例如，当液体层涂布表面时，由于表面张力，其端部逐渐收缩，例如端部70。这种渐缩妨碍了在所需宽度下硅酮的必要厚度。如果形成具有增加宽度的层以提供其所需宽度，则不存在用于适当包封的在边缘处的足够长度。例如，如果长度72变得过小，则顶涂层68不能包封基材60。此外，在一些情况中，不仅形成渐缩的端部70，还形成相邻高点74。已发现，隆起和相邻的渐缩部分的组合可具有高达35-36mm的宽度。已尝试各种方法来去除隆起或凸起部分，例如使用砂带，且迄今为止这种尝试未能适当有效地去除那些部分。

本公开提出了用于将涂层施用至带的系统和方法，其中涂层的厚度在其全宽上得以保持，并同时在带边缘上提供足够长度的未涂布区域，以允许通过外涂层完全包封带。

发明内容

本公开描述了一种制造方法，其使用初步或第一涂布操作，所述初步或第一涂布操作将具有第一表面张力的材料的界面或边界层引入基材上，并随后沉积具有第二表面张力的第二涂层。所述第一表面张力与所述第二表面张力明显不同。应了解，“明显不同”可包括但不限于大约5-10mN/m的差异，尽管足以分离第一和第二涂层的任何差异均被认为是“明显不同”的。由于表面张力的差异，第二涂层固有地抵抗第一施用涂层，由此使精整边界比其他已知方法更容易。流涂、喷墨沉积或精确施用的其他方式可沉积所述第一涂层(也被认为界面层)。第二涂层可经由更通常的涂布方法(如喷涂、流涂或浸涂)施用。

广泛地，下文所述的设备提供了可用于印刷中的构件，所述构件包括：可用于印刷中的基材；沉积于所述基材上的第一涂层，所述第一涂层具有第一表面张力并形成边缘；与所述第一涂层的边缘相邻的沉积于所述基材上的第二涂层，所述第二涂层具有第二表面张力。所述第一表面张力与所述第二表面张力不同。

根据本文所示的方面，也提供了一种用于形成定影系统组件的方法，所述方法包括：a)沉积具有第一表面张力的第一涂层，以在基材上形成边缘；以及b)与所述边缘相邻在所述基材上沉积具有第二表面张力的第二涂层，所述第一表面张力与所述第二表面张力不同。

附图说明

图1为已知静电照相系统的截面图；

图2为已知定影系统的截面图，所述已知定影系统包括定影辊和压力辊；

图3为定影带的截面图，所述定影带具有经由已知方法沉积于其上的涂层和外涂层；

图4A为根据本公开的定影带的截面图，所述定影带包括沉积于其上的具有第一表面张力的第一涂层和具有第二表面张力的相邻的第二涂层；

图4B为图4A的定影带的截面图，第一涂层已从所述定影带上去除；以及，

图5为根据本公开的定影带的一部分的俯视图，所述定影带包括沉积于其上的具有第一表面张力的第一涂层和具有第二表面张力的相邻的第二涂层。

具体实施方式

如本文所用，词语“打印机”、“打印机系统”、“印刷系统”、“打印机装置”和“印刷装置”涵盖行使用于任何目的的印刷输出功能的任何设备，如数码复印机、造书机、传真机、多功能机器等。另外，如本文所用，“片材”、“纸片”、“复印片材”和“纸”指例如纸、幻灯片、羊皮纸、膜、织物、塑料、照片洗印纸或幅材形式的其他经涂布的或未涂布的基材介质，在其上可显示和/或复制信息或标记。如本文所用，术语“平均”应广泛地解释为包括其中基于多个输入数据获得结果数据或决定的任何计算，其可包括但不限于重量平均、基于滚动输入的是或否决定等。

在一些实施例中，目前公开的方法涉及一种方法，所述方法使用具有低表面张力的初步或第一涂层76以在柔性表面上限定可沉积为极薄涂层或甚至单层的几何特征(如线性边缘78)或其他限定图案边缘(如非线性边缘80)。在一些实施例中，第一涂层76为牺牲的，即涂层76在形成所需涂层之后去除，换言之，涂层76仅存在用于形成边缘，并随后被破坏。应了解，如本文所用，“所需涂层”旨在意指在完成本发明的涂布过程之后保持在定影基材(例如定影带或定影鼓)上的涂层。第一涂层76之后为第二涂层82，即所需涂层制剂。已发现，基于具有比第一涂层76的表面张力更高的表面张力的第二涂层82，第二涂层82自动“指向(train)”由第一涂层76预限定的区域。应了解，尽管第一涂层76的表面张力已描述为低于第二涂层82的表面张力，相反的设置也是可能的，即第一涂层76具有比第二涂层82的表面张力更高的表面张力，且这种变化在权利要求书的精神和范围内。表面张力差异必须存在于第一涂层76与第二涂层82之间，否则本发明的方法则不能实施，且本发明的制品将无法形成。

在其中涂层76并非牺牲的实施例中，在随后使用过程中，涂层76保持在经涂布的构件上。如图4A通常所示，在一些实施例中，涂层76的厚度小于涂层82的厚度。在这种实施例中，涂层82形成定影带83的部分，所述部分接触复印纸或其他基材，如上文所述。因此，在一些实施例中，涂层82在定影操作过程中接触复印纸或其他基材，而涂层76不接触复印纸或其他基材。

定影带基材84可由定影带领域中通常已知的任何材料形成，例如聚酰亚胺基材或聚(酰胺-酰亚胺)基材。第一涂层76可为任何合适的涂层组合物，例如氟化聚醚，如S-10或和氟硅酮。前述例子适用于其中第一涂层76具有更低表面张力的实施例。第一涂层76可通过本领域已知的合适的方式施用，例如刷、喷雾、印刷头、喷嘴、流涂、浸渍等。

随后，第二涂层82在定影带84上沉积。该沉积可通过本领域已知的任何方式进行，如流涂第二涂层82。第二涂层82可为硅酮制剂，或任何其他合适的组合物，如氟硅酮或聚氨酯。应注意，第二涂层82不沉积于施用第一涂层76的区域中。前述方法使得第二涂层82成功将其边缘引导至由第一涂层76形成的预限定的几何界限。在一些实施例中，在沉积第二涂层82之后，可去除第一涂层76。

在去除第一涂层76之后，外涂层86可在第二涂层82上沉积，由此提供用于第二涂层82的保护阻挡层。外涂层86通常为含氟弹性体。具体地，合适的含氟弹性体为详细描述于美国专利No.5,166,031、No.5,281,506、No.5,366,772和No.5,370,931以及美国专利No.4,257,699、No.5,017,432和No.5,061,965中的那些。如本文所述，这些弹性体为来自如下的含氟弹性体或氢氟弹性体：(1)偏二氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯中的两者的共聚物的一类，如商业上已知为的那些；2)商业上已知为的偏二氟乙烯、六氟丙烯和四氟乙烯的三元共聚物的一类；或(3)商业上已知为可得自杜邦公司(DuPont)的或的偏二氟乙烯、六氟丙烯、四氟乙烯和固化部位单体的四元共聚物的一类。也可使用其他外涂层材料，如氟塑料(例如PFA、PTFE和FEP)和含氟弹性体(例如Solvay-Solexis3M Dyneon^TM和Dailin Dai-el^TM)。

如上所述，用于可用于印刷的构件(例如定影系统组件的定影构件)的基材可为辊、带、膜、平坦表面或用于将调色剂图像(如热塑性调色剂图像)固定至合适的基材的其他合适的形状。所述基材可采取定影构件的形式，在一些实施例中为圆柱形辊(如上述圆柱形辊)的形式。通常，在具有辊定影构件的实施例中，基材采取铝、铜、钢或某些塑料材料的圆柱形管的形式，所述圆柱形管选择用以保持刚性、结构完整性，并能够具有涂布于其上并牢固附接于其上的含氟弹性体。

除了定影部件(如定影带和定影鼓)之外，本发明的制造过程也可用于其他应用。例如，本发明的过程可用于其中带切割并非可行选择的其他涂布过程。此外，第一涂层可通过另一沉积过程(如喷墨或蒸气沉积)施用，而第二涂层可包括导电材料，由此允许电流通过第二涂层。这样，本发明的方法可用于形成软电路或其中需要这种自动材料边界层的其他部件。

本公开描述了一种用于为涂层产生预限定的边缘、边界、界限或图案的方法。这通过如下方式实现：施用初始或第一材料层以精确限定边界或边缘，第二所需涂层旨在遵循所述边界或边缘。边界材料(即第一涂层)具有与第二涂层明显不同的表面张力，这使得第二涂层抵抗边界材料，由此形成易碎边缘。在一些实施例中，可在沉积第二涂层之后去除第一涂层。此外，在一些实施例中，例如用于保护第二涂层的外涂层可沉积于第二涂层上，从而在第二涂层上形成完全密封。

本发明的方法提供了如下能力：在涂布基材边缘之前在涂层中形成易碎边缘。这对于例如制备多层定影带(其中切割是不可能的)具有益处。其他更复杂的几何特征也可赋予在涂层中，如上所述。本发明也可用于其他应用中，如形成软电路。

Claims (21)

1.一种可用于印刷中的构件，所述构件包括：

可用于印刷中的基材；

沉积于所述基材上的第一涂层，所述第一涂层包括第一表面张力并形成边缘；

与所述第一涂层的所述边缘相邻的沉积于所述基材上的第二涂层，所述第二涂层包括第二表面张力；

其中所述第一表面张力与所述第二表面张力不同。

2.根据权利要求 1 所述的构件，其中所述基材为辊、带、膜或平坦表面。

3.根据权利要求2所述的构件，其中所述基材为辊，且所述辊采用铝、钢、铜或塑料材料的圆柱形管的形式。

4.根据权利要求2所述的构件，其中所述基材为带，且所述带由聚酰亚胺形成。

5.根据权利要求1所述的构件，其中所述第一表面张力小于所述第二表面张力，或者所述第一表面张力大于所述第二表面张力。

6.根据权利要求1所述的构件，其中所述第一涂层为牺牲涂层。

7.根据权利要求 1 所述的构件，其还包括第三涂层，所述第三涂层在所述第二涂层上形成全密封，或者在所述第一和第二涂层上形成全密封。

8.根据权利要求7所述的构件，其中所述第三涂层为含氟弹性体或氢氟弹性体。

9.根据权利要求1所述的构件，其中所述第一涂层为氟化聚醚。

10.根据权利要求1所述的构件，其中所述第二涂层为硅酮。

11.根据权利要求1所述的构件，其中所述构件为定影鼓或定影带。

12.根据权利要求1所述的构件，其中所述第一涂层具有第一厚度并且所述第二涂层具有大于所述第一厚度的第二厚度。

13.一种用于形成定影系统组件的方法，所述方法包括：

a)沉积具有第一表面张力的第一涂层，以在基材上形成边缘；以及

b)在与所述边缘相邻的所述基材上沉积具有第二表面张力的第二涂层，所述第一表面张力与所述第二表面张力不同。

14.根据权利要求13所述的用于形成定影系统组件的方法，还包括：

c)在沉积所述第二涂层的步骤之后去除所述第一涂层。

15.根据权利要求14所述的用于形成定影系统组件的方法，还包括：

d)在所述第二涂层上沉积第三涂层，其中所述第三涂层在所述第二涂层上形成全密封。

16.根据权利要求15所述的用于形成定影系统组件的方法，其中所述第三涂层为含氟弹性体或氢氟弹性体。

17.根据权利要求13所述的用于形成定影系统组件的方法，还包括：

c）在所述第一和第二涂层上沉积第三涂层，其中所述第三涂层在所述第一和第二涂层上形成全密封。

18.根据权利要求17所述的用于形成定影系统组件的方法，其中所述第三涂层为含氟弹性体或氢氟弹性体。

19.根据权利要求13所述的用于形成定影系统组件的方法，其中所述第一表面张力小于所述第二表面张力，或者所述第一表面张力大于所述第二表面张力。

20.根据权利要求13所述的用于形成定影系统组件的方法，其中所述第一涂层为氟化聚醚。

21.根据权利要求13所述的用于形成定影系统组件的方法，其中所述第二涂层为硅酮。