CN1601398A

CN1601398A - 复合管

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Publication number: CN1601398A
Application number: CN 200410087490
Authority: CN
Inventors: 鹈饲浩史
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: JP2005074940A; CN100394325C; JP4222909B2

Abstract

提供一种环带，其有效地减少由于成像装置中向图像密集、更高速度和更大显示趋势造成的麻烦，如图像移位、传送片材的起皱、调色剂微粒拖动，和能连续使用。该环带是一种复合管，其主要以聚酰亚胺树脂为基础，包括管状的含导电材料的氟树脂外层、管状的含有氟树脂微粒的聚酰亚胺树脂内层，及在外层和内层之间形成的导电粘合剂层，其中当从各端向其中心测量时，管的外径减小，当单独检测时，管状的氟树脂外层有10¹³Ω/□或更高的表面电阻率，导电粘合剂层有10^－1－10⁵Ω/□的表面电阻率，当与外层下面的导电粘合剂层一起检测时，管状的氟树脂外层有10⁵－10¹²Ω/□的表观表面电阻率。

Description

复合管

技术领域

本发明涉及一种用在电子照相成像装置，如复印机、激光打印机和传真电报机中的元件，其用于传送复印纸等或定影那里的调色剂。更特别地，本发明涉及一种带元件，其高效地阻止被传送片材，如复印纸等起皱或者遭受打印图象移位或被调色剂污染。

背景技术

通过电子照相术形成并记录图像的常规电子照相成像装置包括复印机、激光打印机和传真电报机，以及含有以上两种或多种组合的机器。在这种装置中，使用环带的调色剂定影技术用于提高图像形成的速度和节约能量的目的。作为环带用在这种带定影技术等中的公知的是复合管，该复合管含有在耐热性和机械强度方面出色的内部聚酰亚胺树脂层和外部氟树脂层(参见JP-A-3-130145)。要求用于带定影技术中的环带在耐热性和机械强度方面是出色的。而且，中心和各边之间具有周长差的管状带作为抑制弯曲并能从弯曲状态恢复的带(参见日本专利2,625,021)是已知的。

近年来，在这种装置中具有向图像密集、更高速度和更大屏幕显示的显著趋势。由于这样，使用目前为止所制造的带已带来了各种麻烦。例如，有如下情况，其中驱动辊的橡胶层在用于调色剂熔融/定影的温度下热膨胀，且辊的外周长的长度从而波动，这引起了带转速的波动。在较高速操作中，这种带转速的波动可引起不可忽视的位置移动。另一麻烦是由于被传送并打印的片材的大小变得更大，因而一高速传送片材就起皱。而且，使用用于形成密集图像的数字成像的微细调色剂会产生由于微细调色剂微粒的拖拉(dragging)而产生的污染(这种损坏常称作尘埃或羽状物)，虽然这种污染目前还没有产生。另外，这里有连续使用可能带来所述带粘到内置加热器上的麻烦的可能性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种环带，它有效地减少了由于在成像装置中向图像密集、更高速度和更大屏幕显示的趋势而造成的麻烦，如图像移位、被传送片材的起皱、和调色剂微粒的拖动，而且所述环带经得起连续使用。

为了克服上述问题，本发明人进行了深入地研究。结果，发现当满足下面所有要求时则得到具有令人满意的定影性能的带。基于这种发现完成了本发明。

本发明提供一种复合管，其主要是以聚酰亚胺树脂为基础的，包括管状的含有导电材料的氟树脂外层、管状的含有氟树脂微粒的聚酰亚胺树脂内层，以及在外层和内层之间形成的导电粘合剂层，其中当从各端向其中心测量时管的外直径减小，当单独检测时，管状的氟树脂外层具有10¹³Ω/□或更高的表面电阻率，导电粘合剂层具有10^-1-10⁵Ω/□的表面电阻率，当与外层下面的导电粘合剂层一起检测时，管状的氟树脂外层具有10⁵-10¹²Ω/□的表观表面电阻率。

导电粘合剂层的表面电阻率优选10^-1-10⁴Ω/□。管状的外氟树脂层的表观表面电阻率优选10⁷-10¹²Ω/□，更优选10⁹-10¹¹Ω/□。

在所述复合管中，构成管状氟树脂外层的氟树脂优选为四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)，导电材料优选为碳黑。碳黑的含量基于PFA的重量优选为0.1-2.5重量％，更优选0.5-1重量％。管状外层的厚度优选5-25微米，更优选10-15微米。

而且，所述复合管中心的外直径与管各端部的外直径的比优选1∶1.0004至1∶1.0035，更优选1∶1.0009至1∶1.003。

本发明的复合管主要是以聚酰亚胺树脂为基础材料，具有氟树脂外层，所述氟树脂外层含有导电材料，并满足与表面电阻率有关的给定的各种要求。由于这种组成，所述复合管构成了在耐热性和机械强度方面出色，并既不产生调色剂污染也不产生偏差的定影带。当所述导电材料为碳黑且其含量和氟树脂外层的厚度被调整到在各自给定范围内时，不仅有利于表面电阻率的调整，也可实现具有甚至更好调色剂定影能力的定影带。

根据本发明的复合管，即使当装置中的加热器反常地加热时，含有所述复合管的带仍可以令人满意地连续操作，因为所述管具有管状的含有氟树脂微粒的聚酰亚胺树脂内层。因此，所述带不会粘到加热器上。

根据本发明的复合管，由于当从各端部向其中心测量时，管的外直径减小，因而该管具有反向的王冠型，其作为转移带是有用的。该转移带不易于弯曲，且即使发生弯曲，该带仍可轻易地恢复它最初的状态。结果，即使当高速传送被打印的大片材时，片材也不会起皱。阻止起皱的效果是出色的，特别是当复合管中心的外直径与管各端部的外直径的比为1∶1.0004至1∶1.0035时。

附图简述

图1为倾斜图，示出了用于获得本发明复合管的耐热中心的构型。

发明详述

本发明复合管由管状内层、形成于内层外圆周表面上的导电粘合剂层，以及形成于导电粘合剂层外圆周表面上的管状外层构成。

根据使用所述复合管的装置的设计来适当选择这些层的厚度。然而，一般而言，管状内层、导电粘合剂层及管状外层的厚度分别为20-60微米、0.3-5微米和5-25微米。

构成管状外层的氟树脂优选为四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)，因为使用这种共聚物对防止调色剂污染是特别有效的。然而，并不限于使用已知的氟树脂。

氟树脂的例子包括聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)和乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)。可单独使用它们或者组合两种或多种使用。

混入管状外层的导电材料为导电或者半导电物质。导电材料的例子包括碳黑，如Ketien Black和乙炔黑，金属，如铝和镍，金属氧化物化合物，如氧化锡、石墨和钛酸钾。然而，优选使用碳黑，因为即使当加入少量时它仍可赋予所需的表面电阻率。被混入的导电材料可预先分散在溶剂中。

不特别限制用于形成导电粘合剂层的材料，只要它是能够将管状内层粘合到管状外层上的材料。该材料的例子包括聚酰亚胺树脂、聚(酰胺-酰亚胺)树脂、聚酰胺树脂和氟树脂。

通过改变粘合剂层的量(厚度)可调整导电粘合剂层的表面电阻率。可加入导电材料，只要这种加入不破坏粘合剂层的功能。

不受限制地，用于定影带等领域的常规聚酰亚胺树脂可用作聚酰亚胺树脂，它构成管状内层，并用于本发明复合管的基底。然而，从耐热性和机械强度的观点考虑优选使用芳香族聚酰亚胺树脂。

不受限制地，任何常规的氟树脂微粒都可用作被包含于聚酰亚胺树脂中的氟树脂微粒。氟树脂微粒的例子包括聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)和乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)。在这些物质中优选聚四氟乙烯，它具有出色的耐热性。

被加入的氟树脂微粒的量基于固体，每100重量份的聚酰亚胺树脂一般为1-20重量份，优选1-5重量份。通过加入在该范围内数量的微粒，可维持带(belt)所需的机械强度和柔韧性。

管状的内层是由含有氟树脂微粒的聚(酰胺酸)溶液形成的，具体步骤是通过将该溶液成形为特定的构型再除去溶剂然后进行酰亚胺化反应，具体步骤是。聚(酰胺酸)溶液是一种含有聚(酰胺酸)的溶液，聚(酰胺酸)是聚酰胺的前体。例如，通过使四羧酸二酐或其衍生物与几乎等摩尔比例的二胺在有机极性溶剂中反应，可得到所述溶液。氟树脂微粒混入聚(酰胺酸)溶液中可通过在聚(酰胺酸)形成之前或之后在有机极性溶剂中分散所述粒子来实现。可通过已知的技术进行所述分散。

本发明优选的、用于形成聚酰亚胺树脂的四羧酸二酐的例子包括，均苯四酸二酐、3，3’，4，4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3，3’，4，4’-联苯四羧酸二酐、2，3，3’，4-联苯四羧酸二酐、2，3，6，7-萘四羧酸二酐、1，2，5，6-萘四羧酸二酐、1，4，5，8-萘四羧酸二酐、2，2’-二(3，4-二羧苯基)丙烷二酐、二(3，4-二羧苯基)砜二酐、苝-3，4，9，10-四羧酸二酐、二(3，4-二羧苯基)醚二酐和亚乙基四羧酸二酐(ethylenetetracarboxylic dianhydride)。

与四羧酸二酐反应的二胺的例子包括4，4’-二氨基二苯基醚、4，4’-二氨基二苯基甲烷、3，3’-二氨基二苯基甲烷、3，3’-二氯联苯胺、4，4’-二氨基联苯基硫化物、3，3’-二氨基二苯基砜、1，5-二氨基萘、间-苯二胺、对-苯二胺、3，3’-二甲基-4，4’-联苯基二胺、联苯胺、3，3’-二甲基联苯胺、3，3’-二甲氧基联苯胺、4，4’-二氨基二苯基砜、4，4’-二氨基联苯基硫化物、4，4’-二氨基二苯基丙烷、2，4-二(β-氨基-叔丁基)甲苯、二(对-β-氨基-叔丁基苯基)醚、二(对-β-甲基-叔氨基苯基)苯、双-对-(1，1-二甲基-5-氨基戊基)苯、1-异丙基-2，4-间苯二胺、间二甲苯二胺、对二甲苯二胺、二(对-氨基环己基)甲烷、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、二氨基丙基四亚甲基、3-甲基七亚甲基二胺、4，4-二甲基七亚甲基二胺、2，11-二氨基十二烷、1，2-双-3-氨基丙氧乙烷、2，2-二甲基亚丙基二胺、3-甲氧六亚甲基二胺、2，5-二甲基七亚甲基二胺、3-甲基七亚甲基二胺、5-甲基九亚甲基二胺、2，11-二氨基十二烷、2，17-二氨基二十烷、1，4-二氨基环己烷、1，10-二氨基-1，10-二甲基癸烷、1，12-二氨基十八烷、2，2-双[4-(4-氨基苯氧)苯基]丙烷、哌嗪、H₂N(CH₂)₃O(CH₂)₂OCH₂NH₂、H₂N(CH₂)S(CH₂)₃NH₂、和H₂N(CH₂)₃N(CH₂)₂(CH₂)₃NH₂。

适当选自于那些四羧酸二酐及其衍生物的一个或多个物质可与适当选自于那些二胺的一个或多个物质反应。特别需要将含有一种或多种芳香族二胺的二胺原料用作主要成分。

四羧酸二酐与二胺反应中所用的有机极性溶剂为一种具有由官能团产生的偶极子的溶剂，其既不与四羧酸二酐反应也不与二胺反应。它对于系统是惰性的，并用作作为反应产物得到的聚(酰胺酸)的溶剂。另外，该极性溶剂必须作为至少一种，优选两种反应物的溶剂。特别有用的有机极性溶剂是N，N-二烷基酰胺，其例子包括低分子量的N，N-二烷基酰胺，如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺。通过蒸发、置换或者扩散，这些酰胺可容易地从聚(酰胺酸)和聚(酰胺酸)构造物中除去。有机极性溶剂的其它例子包括N，N-二乙基甲酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、N，N-二甲基甲氧乙酰胺、二甲亚砜、六甲基磷三酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、吡啶、四亚甲基砜和二甲基四亚甲基砜。可单独使用它们或者组合两种或多种使用。所述有机极性溶剂可与一种或多种酚混合，如甲酚、苯酚和二甲苯酚、苄腈、二氧六环、丁内酯、二甲苯、环己烷、己烷、苯、甲苯等。然而，优选避免使用水，以防止得到的聚(酰胺酸)水解并由此具有减小的分子量。

例如，可通过下面的步骤制造本发明的复合管。

(1)首先，制造圆筒形模子作为构型的模子。将含有氟树脂微粒的聚(酰胺酸)溶液涂布到圆筒形模子的内圆周表面或外圆周表面。涂布后，干燥并固化涂层膜至少到所述膜能自己支撑的程度，或者加热直到酰亚胺化反应完成。这样，形成了含有氟树脂微粒的管状内层。将得到的管状内层从圆筒形模子上剥离并取出。

(2)将导电粘合剂层形成在管状内层的外圆周表面上，例如通过涂布导电底漆。

(3)将含有导电材料(优选碳黑)的外氟树脂层形成在所形成导电粘合剂层的外圆周表面上。

(1)管状内层的形成

当聚(酰胺酸)溶液具有高粘度时，在使用之前可用适当溶剂稀释，以使其具有降低的粘度。虽然根据溶液所涂布的厚度、涂布方法、涂布条件、溶液温度等选择聚(酰胺酸)溶液的粘度，但一般将它调整到0.01-1,000Pa.s(在涂布操作的温度下用布氏粘度计测定的粘度)。上述方法中用作构型模子的圆筒形模子可以是迄今为止用于制造管的任何圆筒形模子。从耐热性的观点看，所述模子的材料的例子包括各种材料如金属、玻璃和陶瓷。将聚(酰胺酸)溶液(含有氟树脂微粒)涂布到圆筒形模子的技术的例子包括：一种方法，它包括将圆筒形模子在聚(酰胺酸)溶液中浸渍以在模子的外圆周表面上形成涂膜，然后用圆筒形模(die)等处理所述涂布过的模子，以形成所需膜；一种方法，它包括将聚(酰胺酸)溶液涂布到圆筒形模子的内圆周表面的一端，然后使与圆筒形模子有给定间隙的移动体(子弹或者球形的)穿过模子；以及一种方法，包括在其轴上旋转圆筒形模子并将聚(酰胺酸)溶液涂布到它的内圆周表面，从而基于离心力形成平坦的涂层膜。

使移动体运转的技术的例子包括自重运转方法(其中垂直放置圆筒形模子并使移动体在其自身重量下向下运行的方法)、其中利用压缩空气或者气爆力的方法，以及用牵引线等推拉移动体的方法。

不特别限制加热被涂布的聚(酰胺酸)溶液的温度，可适当地选择设定。然而，特别优选利用多步加热方法，其中在约80-200℃的低温下加热被涂布的溶液，以移除溶剂，然后将涂层膜加热到约250-400℃，以完成酰亚胺化反应。也可能使用下述方法，所述方法包括在低温下加热被涂布溶液到涂层膜能自己支撑的程度，随后剥离所得的管状体，形成导电粘合剂层和其上的氟树脂层(管状的外层)，然后在高温下加热所得的结构，以进行酰亚胺化反应。虽然根据加热温度适当选择加热所需的时间周期，但低温加热的时间周期和随后高温加热的时间周期各为约20-60分钟。当使用这样的多步加热方法时，可阻止管状体中微孔的产生，所述微孔的产生是由于酰亚胺化反应所产生的闭环水的蒸发或者溶剂的蒸发。

这样形成的管状内层从圆筒形模子剥离。从圆筒形模子剥离管状聚酰亚胺树脂制的内层的技术的例子包括一种方法，其中将空气充入在圆筒形模子的端部的圆周壁中预先设定形成的微小通孔中。优选用如硅树脂使其上形成有管状内层的圆筒形模子的内圆周表面或者另外的部分预先进行赋予脱模(releasability-imparting)的处理，因为这种处理改善了管状内层的剥离操作。

(2)导电粘合剂层的形成

例如，通过一种包括将底漆溶液涂布到所获得的管状内层的外圆周表面的方法形成导电粘合剂层。涂布技术的例子包括辊涂、刷涂和喷涂。

(3)管状外层的形成

例如，通过其中将由熔融挤出而得到的管状物体置于导电粘合剂层的外表面上的方法，或者其中将溶液态(包括分散体)的氟树脂涂布到导电粘合剂层的外表面上的方法，来形成管状外氟树脂层。被认为可用于涂布溶液态的氟树脂的技术的例子包括喷涂、旋涂、辊涂和刷涂。可用于涂布并加热的步骤包括除去被涂布而形成外氟树脂层的氟树脂溶液中含有的溶剂，然后将所得的涂层膜加热到不低于氟树脂熔点的温度，从而形成外氟树脂层。可实施这样的加热，以便同时进行管状内层的酰亚胺化反应。

这样得到的复合管在管中心与其各端部之间基本上没有周长差。通过下面的变形步骤，可得到所需的变形构型的复合管。

本发明优选形成其中包括有机极性溶剂的挥发物残留量为1-30重量％的聚酰亚胺管，然后从圆筒形模子剥离。随后，以上述方式形成导电粘合剂层和外氟树脂层，并使所得到的复合管优选进入下步的管变形的步骤，与此同时，完成酰亚胺化反应和氟树脂的烧结。

通过将如图1所示的具有所需周长差(反向的王冠型)的耐热芯插入所得的复合管，然后加热和烧制所述管，来完成变形步骤。不特别限制该步骤中所用的耐热芯的材料。然而从便于在变形管形成之后抽出芯的观点看，优选使用线性热膨胀系数为2×10^-5cm/cm/℃或更高的芯。例如优选由如铝、氟树脂或聚酰亚胺之类的材料制得的芯。

在变形步骤中用于加热和烧制的热处理通常在这样的条件下进行，即所述管被加热到不低于构成管的材料的玻璃化转变温度，且不高于其热分解温度。热处理之后，将所述管冷却到室温并从所述芯分离。

下面解释实施例，它特别示出了本发明的构成和效果。

实施例1

3.06克的氟树脂(PTFE)微粒(K.K.Kitamura制造)分散于723克的N-甲基-2-吡咯烷酮中。41克的对苯二胺和112克的3，3’，4，4’-联苯基四羧酸二酐(固体浓度：20重量％)溶于该分散体中。于氮气环境中在室温下搅拌使所述混合物反应，以得到粘度为300pa.s的聚(酰胺酸)溶液。将该聚(酰胺酸)溶液涂布到内直径为24.2毫米的圆筒形模子的内表面。然后，使子弹形的移动体在其自身重力下落入模子中，然后使该涂层膜脱气(degass)以得到均匀的涂布表面。

随后，从150℃到250℃逐步加热具有涂层的模子，以除去溶剂，并冷却到室温。从模子上剥离所述涂层。这样得到50微米无缝的带。

搅拌PFA分散体(固体浓度，35重量％)12小时以得到氟树脂涂层的流体，所述PFA分散体含有被调整到基于氟树脂固体重量的1重量％的碳黑(W311N，Lion公司制造)。

通过喷涂将导电底漆涂布到无缝带的外圆周表面，以形成导电粘合剂层。随后，通过喷涂将氟树脂涂层的流体涂布到导电粘合剂层的外圆周表面，以形成管状外氟树脂层。将有效长度为500毫米(具有反向的王冠构型，每端部的外直径为24.1毫米，中心的外直径为24.04毫米)的耐热芯插入到所得的复合管中。在400℃烧制该情形下的复合管20分钟，以去除环封闭的水，并完成酰亚胺化反应。从而，得到具有10-微米的管状外氟树脂层的无缝带。

用激光外直径测量装置检测所得无缝带的外直径。结果，发现中心和各端部的外直径分别为24.2毫米和24.14毫米。导电粘合剂层具有2×10⁴Ω/□的表面电阻率。当单独检测(即没有导电粘合剂层)时，管状外氟树脂层具有10¹³Ω/□或更高的表面电阻率。当与外层下面的导电粘合剂层一起检测时，管状的外氟树脂层，具有1×10⁷Ω/□的表观表面电阻率。

将所得无缝带设置为市售数字多功能机器的定影带，并用于连续打印的定影。结果，得到了令人满意的图像。

对比实施例1

以与实施例1相同的方式得到具有10微米的管状外氟树脂层的无缝带，不同的是聚(酰胺酸)溶液不含有氟树脂微粒。将该无缝带设置为市售数字多功能机器的定影带并用于打印的定影。结果，开始时得到了令人满意的图像。然而，连续的打印产生了驱动失败和机器停止。

对比实施例2

以与实施例1相同的方式得到具有10微米的管状外氟树脂层的无缝带，不同的是耐热芯具有外直径为24.1毫米的直构型。检测所得的无缝带的外直径。结果，发现各端部的和中心的直径均为24.2毫米。将该无缝带设置为市售数字多功能机器的定影带并用于打印的定影。结果，纸显示出了与传送方向平行延伸的褶皱。

对比实施例3

以与实施例1相同的方式得到具有10的微米管状外氟树脂层的无缝带，不同的是管状外氟树脂层含有3重量％的碳黑。将该无缝带设置为市售数字多功能机器的定影带并用于打印的定影。结果，许多打印物质遭到调色剂污染。

Claims

1.一种复合管，其主要以聚酰亚胺树脂为基础材料，包括管状的含有导电材料的氟树脂外层、管状的含有氟树脂微粒的聚酰亚胺树脂内层，以及在外层和内层之间形成的导电粘合剂层，其中当从各端部向其中心测量时，管的外径减小，当单独检测时，管状的氟树脂外层具有10¹³Ω/□或更高的表面电阻率，导电粘合剂层具有10^-1-10⁵Ω/□的表面电阻率，当与外层下面的导电粘合剂层一起检测时，管状的氟树脂外层具有10⁵-10¹²Ω/□的表观表面电阻率。

2.按照权利要求1所述的复合管，其中构成管状氟树脂外层的氟树脂为四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)，导电材料为碳黑，碳黑的含量基于PFA的重量为0.1-2.5重量％，管状外层具有5-25微米的厚度。

3.按照权利要求1或2所述的复合管，其中管中心的外径与管各端部的外径之比为1∶1.0004至1∶1.0035。