热定影用橡胶辊的制造方法和热定影用橡胶辊与流程

本发明涉及电子照片复印机的热定影部等中所使用的橡胶辊的制造方法和利用这种方法制得的热定影用橡胶辊。

背景技术：

在电子照片复印机或激光打印机等图像形成装置中，通常采用以下热定影方式：即，利用电子照片、静电记录、磁性记录等图像形成方法在记录纸上形成由加热熔融性树脂等构成的色粉的图像，通过热量将其定影的方式。

在这种热定影方式中，以往是将具有以下结构的辊作为定影辊或加压辊广泛使用：即，在铝等金属芯轴上设置由有机硅橡胶等构成的橡胶层，再在该橡胶层上形成与色粉之间的脱模性良好的四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)或聚四氟乙烯树脂(PTFE)等的氟树脂层的辊。特别是近年来，从确保压区宽度(日文：ニップ幅)、节能、减少挥发性有机化合物(VOC)等观点考虑，橡胶层由泡沫橡胶(海绵橡胶)、特别是连续气泡的泡沫橡胶形成的辊的使用日益增加。使之为连续气泡是因为其空气透过性高、能够防止使用时因升温而导致外径或表面硬度发生变化。表面硬度或外径的变化会导致定影图像的变化、送纸速度的变化等。

作为橡胶的发泡，即海棉化的方法，已知有：(i)使用加热型发泡剂的方法、(ii)使用中空填料的方法和(iii)溶出法。

这些方法中，方法(i)是在使橡胶交联的阶段中使发泡剂分解气化、产生气泡而进行海绵化的方法，但其在发泡剂的分解气体的臭味或安全性上存在问题。而且，在使用以铂系催化剂为固化催化剂的加成反应型有机硅橡胶作为橡胶材料的场合下，存在因发泡剂而产生固化阻碍的问题。

而使用中空填料的方法(ii)中，中空填料与有机硅橡胶的密度差大，因而存在难以形成均匀的泡孔(气泡)结构的问题。而且，由于使用了中空填料这样的特殊材料，也存在制造成本上升的问题。

相比之下，溶出法(iii)如专利文献1等中所记载，是将水溶性粉末混入橡胶、使橡胶交联之后，在水或温水中使水溶性粉末溶出而进行海绵化的方法。该方法不存在方法(i)中那样的伴随加热型发泡剂而产生的问题。而且，不使用方法(ii)中那样的特殊材料，因此制造成本低廉。然而，在以往的溶出法中，水溶性粉末的粒子之间容易形成橡胶的皮层(薄层)，因此水溶性粉末无法充分溶出，难以像热定影用途所要求的那样形成均匀且连泡率(日文：連泡率)高的海绵体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平11-198250号公报

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题

本发明的实施形态的目的在于，提供一种能够利用溶出法形成均匀且连泡率高的泡沫橡胶并由此廉价且稳定地制造具有良好定影性的热定影用橡胶辊的方法、以及由这种方法制得的橡胶辊。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明具有以下实施形态[1]～[8]。

[1]一种热定影用橡胶辊的制造方法，其包括：在金属芯轴的外周形成由含有水溶性糖粉末和三甘醇的有机硅橡胶组合物构成的橡胶层的工序；和对所述橡胶层进行硫化后，使所述糖粉末和三甘醇溶出、除去而形成泡沫橡胶层的工序。

[2]如[1]所记载的热定影用橡胶辊的制造方法，其中，所述泡沫橡胶层的连泡率在90％以上。

[3]如[1]或[2]所记载的热定影用橡胶辊的制造方法，其中，所述糖粉末的粒径为1～1000μm。

[4]如[1]～[3]中任一项所记载的热定影用橡胶辊的制造方法，其中，所述糖粉末的粒径为10～400μm。

[5]如[1]～[4]中任一项所记载的热定影用橡胶辊的制造方法，其中，所述有机硅橡胶组合物含有相对于100质量份有机硅橡胶为50～200质量份的所述糖粉末、1～50质量份的所述三甘醇。

[6]如[1]～[5]中任一项所记载的热定影用橡胶辊的制造方法，其中，所述糖粉末选自葡萄糖、乳糖、蔗糖、海藻糖、果糖、砂糖、细砂糖和粉糖中的至少一种。

[7]如[1]～[6]中任一项所记载的热定影用橡胶辊的制造方法，其中，所述有机硅橡胶为液态加成反应型有机硅橡胶。

[8]一种热定影用橡胶辊，其通过[1]～[7]中任一项所记载的热定影用橡胶辊的制造方法得到。

发明的效果

根据本发明的一实施形态，可提供一种能够利用溶出法形成均匀且连泡率高的泡沫橡胶并由此廉价且稳定地制造具有良好定影性的橡胶辊的方法、以及由这种方法制得的热定影用橡胶辊。

附图的简单说明

[图1]是显示第1实施方式所涉及的热定影用橡胶辊的制造过程的剖视图。

[图2]是显示通过第1实施方式制得的热定影用橡胶辊的一个例子的剖视图。

[图3]是显示通过第1实施方式的变形例制得的热定影用橡胶辊的例子的剖视图。

[图4]是显示本发明的第2实施方式所涉及的热定影用橡胶辊的制造过程的剖视图。

具体实施方式

下面，利用附图对本发明的实施方式进行说明。附图仅用于提供图解，本发明不受附图的任何限定。另外，应当注意的是，附图是概要图，厚度与平面尺寸之间的关系、厚度的比例等与实物之间存在差异。此外，以下说明中，对具有相同或相似功能和结构的结构要素标记相同的符号，并省略重复的说明。

(第1实施方式)

图1是显示本发明一实施方式所涉及的热定影用橡胶辊的制造过程的剖视图。

对本实施方式中所使用的圆筒状模具进行说明。

如图1所示，本实施方式中所使用的圆筒状模具110由保持直立的圆筒模111、分别嵌合入该圆筒模111上部和下部的上部塞体112和下部塞体113构成。在上部塞体112和下部塞体113的各内侧设置有芯轴保持孔115、116，其用于使由铝、铁、不锈钢等作为基材构成的金属芯轴121在圆筒模111内保持同心。在下部塞体113上设置有材料注入孔117，在上部塞体112上设置有材料排逸孔118。

本实施方式中，使按照这样构成的圆筒状模具110的圆筒模111保持直立。也可以在圆筒模111的内表面上预先实施涂布脱模剂(例如DAIFREE GA-6010(ダイフリーGA－6010，大金工业株式会社(ダイキン工業(株))制造，商品名)等)等的脱模处理。

然后，将由铝、铁、不锈钢等构成的金属芯轴121插入该圆筒模111内，将上部塞体112和下部塞体113嵌合入圆筒模111的上部和下部后保持同心。也可以在金属芯轴121的表面上预先实施涂布干燥底涂层(プライマー)的处理。

接着，将含有水溶性糖粉末和三甘醇的固化性有机硅橡胶组合物123A注入金属芯轴121与圆筒模111之间的间隙中，进行一次硫化，形成有机硅橡胶层。

可作为含有水溶性糖粉末和三甘醇的固化性有机硅橡胶组合物123A的基底使用的有机硅橡胶，只要是常温下呈液态且固化后成为橡胶状弹性体的材料即可，既可以是加成反应型液态有机硅橡胶(LTV有机硅橡胶)，也可以是缩合固化型液态有机硅橡胶。作为有机硅橡胶，特别优选在80～150℃左右的温度下固化的加成反应型液态有机硅橡胶。

作为糖粉末，可例举葡萄糖、乳糖、蔗糖、海藻糖、果糖、砂糖、细砂糖、粉糖等。这些糖粉末可以单独使用1种，也可以2种以上混合使用。作为糖粉末，从在水中的溶解度的观点等考虑，更优选细砂糖、粉糖。

这些糖粉末的粒径优选为1～1000μm。当粒径小于1μm时，不仅在溶出上费时，还有残存于橡胶中之虞。如果粒径超过1000μm，则橡胶强度降低，辊的耐久性降低。为了得到粒径为1～1000μm的糖粉末，可使用利用筛进行分级的方法等。糖粉末的粒径更优选为10～400μm，进一步优选为10～100μm。

另外，糖粉末在有机硅橡胶组合物中的含量相对于每100质量份基底有机硅橡胶优选为50～200质量份，更优选为100～150质量份。当每100质量份基底有机硅橡胶中糖粉末的含量小于50质量份时，具有连续气泡的泡沫橡胶的形成变得困难。如果超过200质量份，则橡胶强度降低，辊的耐久性降低。

与糖粉末一起被包含在有机硅橡胶组合物中的三甘醇是用于使糖粉末容易从硫化后的橡胶层溶出、形成连泡率高的泡沫橡胶层的成分。即，三甘醇与有机硅橡胶的相容性差、与糖粉末的相容性好，因而如果使三甘醇与糖粉末一起混入有机硅橡胶，则三甘醇在相容性良好的糖粉末周围形成层而抑制了有机硅橡胶的皮层形成在糖粉末与糖粉末之间。其结果是，糖粉末从硫化后的有机硅橡胶层的溶出变得容易，三甘醇自身也能够容易地从有机硅橡胶层溶出，因而能够形成连泡率高的泡沫层。

此外，在水溶性方面与有机硅橡胶的相容性差且与糖粉末的相容性好的材料还存在乙二醇等三甘醇以外的多种，但特别在使用三甘醇的场合下，能够通过与糖粉末组合而可在热定影用橡胶辊上实现良好的连泡化。乙二醇也可以作为三甘醇的并用成分被包含在有机硅橡胶组合物中。作为这种可并用的成分，除了乙二醇以外，还可例举甘油、丙二醇、季戊四醇和甘油-α-单氯乙醇、二甘醇、二丙二醇、聚甘油等。

三甘醇在橡胶材料中的含量相对于每100质量份基底有机硅橡胶优选为1～50质量份，更优选为5～50质量份，进一步优选为20～30质量份。当三甘醇相对于每100质量份基底有机硅橡胶的含量小于1质量份时，无法得到充分的连泡率。如果超过50质量份，则有以上效果不呈现、出现渗漏等问题之虞。

一次硫化温度根据所使用的有机硅橡胶的种类适当设定。例如，在使用LTV有机硅橡胶作为基底有机硅橡胶的场合下，优选从80～150℃的范围进行选择，更优选从100～130℃的范围进行选择。

有机硅橡胶组合物的一次硫化后，打开圆筒状模具110，取出形成有有机硅橡胶层的金属芯轴121。即，取下上部塞体112和下部塞体113，将金属芯轴121与有机硅橡胶层一起从圆筒模111中抽出。然后，将抽出的金属芯轴121浸渍在水中。随着浸渍的进行，水浸透入有机硅橡胶层内，分散于橡胶层内部的糖粉末和三甘醇溶解于该浸透的水中，并与水一起被排出橡胶层外。为了促进这种糖粉末和三甘醇从橡胶层的溶出，优选使水为例如60～90℃左右的温水。浸渍时间根据橡胶层的厚度或浸渍水的温度决定，通常为1～8小时左右。如果作为浸渍槽使用具备使水连续或间歇地供给、排出的机构的装置，则能够进一步促进糖粉末和三甘醇的溶出。

随后，将具备使糖粉末和三甘醇溶出而得的有机硅橡胶层的金属芯轴121从水中提出，实施二次硫化。该二次硫化之际的温度也可以和一次硫化的场合相同地根据所使用的有机硅橡胶的种类来适当设定。根据所使用的橡胶材料的种类来适当设定。具体而言，例如在使用LTV有机硅橡胶作为基底有机硅橡胶的场合下，优选在180～230℃的范围进行选择，更优选在200～220℃的范围进行选择。此外，未在之前工序中排出而残留在橡胶层内部的三甘醇的至少一部分在二次硫化的过程中排出。

结果能够得到例如图2所示的、在金属芯轴121上具备因糖粉末和三甘醇的溶出而在内部形成连续气泡的泡沫有机硅橡胶层123的热定影用橡胶辊。

在这种方法中，通过将三甘醇与糖粉末一起掺合入有机硅橡胶组合物中，能够促进分散于有机硅橡胶层内部的糖粉末向外部的排出，形成具有90％以上的高连泡率的泡沫有机硅橡胶层。这种具有高连泡率泡沫有机硅橡胶层的热定影用橡胶辊在使用时因升温而导致的外径或表面硬度的变化小，能够稳定地得到良好的定影图像。而且，由于热传导率低，能够减少电力消耗。

此外，以上说明的实施方式是在对有机硅橡胶组合物进行一次硫化后打开圆筒状模具、取出内部的形成有有机硅橡胶层的金属芯轴后将其浸入水中，但根据情况，也可以不打开圆筒状模具而直接将其浸入水中。

另外，本发明中，还可如图3所示地在按照上述方式形成的泡沫有机硅橡胶层123上再设置由氟树脂等脱模性树脂构成的层125。脱模性树脂层125的形成方法不作特别限定，可使用在泡沫有机硅橡胶层上安装由脱模性树脂构成的管的方法、涂布烧成含有脱模性树脂的分散液的方法等。脱模性树脂层125的厚度通常约为10～100μm。

作为脱模性树脂，除了氟树脂以外还可例举聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂等，但通常使用氟树脂。作为氟树脂，可例举四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯·六氟丙烯共聚物(FEP)、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。

将脱模性树脂管用于脱模性树脂层的形成的场合下，从提高与泡沫有机硅橡胶层的密合性的观点考虑，优选使用内径为泡沫有机硅橡胶层外径的约90～100％的管。另外，为了提高与泡沫有机硅橡胶层的粘接性，优选实施在泡沫有机硅橡胶层的外周面上预先涂布粘合剂或在脱模性树脂管的内面上预先涂布底涂层的处理、或化学蚀刻等表面粗糙化处理。

(第2实施方式)

如图3所示的在金属芯轴121上依次被覆有泡沫有机硅橡胶层123和由脱模性树脂管构成的脱模性树脂层125的具有3层结构的辊可使用上述图1中所示的圆筒状模具110来制造。下面，参照图4，以第2实施方式与已说明的第1实施方式的变更点为中心进行说明。

图4是显示本发明的第2实施方式所涉及的具有脱模性树脂被覆的热定影用橡胶辊的制造过程的剖视图，对与图1共通的部分标记相同的符号。

如图4所示，本实施方式中，将脱模性树脂管125A插入保持直立的圆筒状模具110的圆筒模111的内侧，将其两端弯折而进行固定。然后，将金属芯轴121插入该脱模性树脂管125A内，将上部塞体112和下部塞体113嵌合入圆筒模111的上部和下部而使它们保持同心。然后，将含有水溶性糖粉末和三甘醇的固化性有机硅橡胶组合物123A注入金属芯轴121与脱模性树脂管125A之间的间隙中，进行一次硫化，形成有机硅橡胶层。一次硫化后，将圆筒状模具110保持原样地浸渍入水中，使分散于有机硅橡胶层内部的糖粉末和三甘醇溶解于水中，排出有机硅橡胶层外。之后，将圆筒状模具110从水中提出，取下上部塞体112和下部塞体113，将金属芯轴121与脱模性树脂管125A和有机硅橡胶层一起从圆筒模111中抽出，施行二次硫化。结果，可得到如图3所示的在金属芯轴121上依次被覆有泡沫有机硅橡胶层123和脱模性树脂层125的3层结构的热定影用橡胶辊。

这种方法可高效地制造具有连泡率高的泡沫有机硅橡胶层、并在其上形成有脱模性树脂层、且定影性能优异的热定影用橡胶辊。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不受上述内容所限，只要不偏离本发明的范畴，可进行各种变形或变更。

例如，上述实施方式在形成有机硅橡胶层时都使用了向模具中注入液态有机硅橡胶组合物进行硫化的方法，但也可以采用作为现有的辊成形方法而公知的以下方法来取代这种方法：(1)由通过将糖粉末和三甘醇混入固态有机硅橡胶而得到的橡胶混合物来制作片材，再将该片材卷到金属芯轴上后进行热硫化的方法；(2)用挤出机将通过相同方式制成的橡胶混合物挤出成中空圆筒状、嵌插在金属芯轴上之后，进行热硫化的方法等。

[实施例]

下面，通过实施例对本发明进行更具体的说明，但本发明不受这些实施例的任何限定。

(实施例)

如图1所示地将外周面涂布有底涂层#101(プライマー#101，信越化学工业株式会社(信越化学工業社)制造，商品名)的外径为18mm的由铝构成的金属芯轴121插入圆筒模111内，将上部塞体112和下部塞体113分别嵌合入圆筒模111的上部和下部而使它们保持同心。

另外，将25质量份的三甘醇混入130质量份的通过对市售细砂糖进行粉碎、用筛分级而得到的粒径为10～200μm的细砂糖粉末中，向该混合物添加100质量份的LTV有机硅橡胶(信越化学工业株式会社制造，商品名：G91S)，用搅拌机混合30分钟，从而制得有机硅橡胶组合物。

对该有机硅橡胶组合物进行真空消泡后，将其注入圆筒模111中。注入后，升温至120℃，加热30分钟，使有机硅橡胶固化。固化后，打开圆筒状模具110，取出其内部的形成了有机硅橡胶层的金属芯轴121，并将其浸入80℃的温水中。2小时后，将其从温水中取出，在220℃下加热4小时而使有机硅橡胶发生后硬化(二次硫化)，从而得到泡沫有机硅橡胶辊。

利用下文所示的方法对所得到的泡沫有机硅橡胶辊的泡沫有机硅橡胶层的连泡率进行测定，结果是95％。

连泡率的测定：

对作为泡沫有机硅橡胶层原料的有机硅橡胶组合物的比重(OG)、以及发泡后的有机硅橡胶层的比重(FG)和重量(DW)进行测定。另外，将泡沫有机硅橡胶层沉入置于真空容器内的容器里的水中，将真空容器内减压至10mmHg以下之后，恢复常压，放置5分钟，使水被有机硅橡胶层吸收，测定吸水后的有机硅橡胶层的重量(WW)。由这些测定值利用下式算出连泡率。

连泡率(％)

＝[(WW－DW)/水的比重(1.00)]/[(1－(FG/OG))×(DW/FG)]×100]

然后，再于上述泡沫有机硅橡胶辊的橡胶层表面上涂布粘合剂(信越化学工业株式会社制造，商品名：KE-1880)之后，嵌插外径为25mm、长度为227mm、厚度为30μm的PFA管(三井杜邦氟化学株式会社(三井デュポンフロロケミカル社)制造，商品名：451HPJ)，在120℃加热1小时，从而得到被覆有PFA管的有机硅橡胶辊。

将所得到的辊放入密闭容器中，使之处于真空状态后调查辊外径的变化，结果确认了辊外径没有变化，得到的是具有充分连泡化了的泡沫有机硅橡胶层的辊。

(比较例)

除了未将三甘醇掺入有机硅橡胶组合物以外，按照与实施例相同的方式使有机硅橡胶成型，试图使糖分在水中溶出，但糖分未溶出，无法得到海绵状的橡胶辊。

[符号说明]

110…圆筒状模具、111…圆筒模、121…金属芯轴、123A…含有糖粉末和三甘醇的有机硅橡胶组合物、123…泡沫有机硅橡胶层、125A…脱模性树脂管、125…脱模性树脂层。