办公自动化机器用的辊的制作方法

专利名称：办公自动化机器用的辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于办公自动化(OA)机器的辊，该辊可用于复印 机等OA机器的定影装置中的定影辊和加压辊、显影装置中的显影辊 和充电辊等。
背景技术：
通常来说，OA机器用的辊具有这样的结构在芯轴的外周上形 成有作为弹性层的橡胶层，进一步在该弹性层上形成有作为表层的
PFA (四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚树脂)、PTFE (聚四氟乙烯)或 FEP (聚全氟乙丙烯树脂)等含氟树脂层以赋予脱模性。
另外，为了提高定影和显影等功能以适应高速化的要求，并且 改善耐久性等，在OA机器用的辊的内部的表层中加入各种填料以赋 予导电性、热传导性、耐磨耗性、强度等功能。
然而，加入填料之后，会出现含氟树脂层的脱模性降低的问题、 或者获得高画质所需要的柔软性受到损害的问题，因此，由单层形成 所述表层，很难制成各种特性均优良的OA机器用的辊。
因此，人们考虑采用这样的结构将含氟树脂层做成多层，在 内侧设置有通过添加填料而附加了各种功能的功能层，同时以不含填 料的层作为最外层来保证含氟树脂层的脱模性。当具有这种结构时，
存在这样的优点通过将含氟树脂层制成多层，可以降低产生气孔这
样的缺陷。
然而，当将含氟树脂层做成多层时，可能会出现由含氟树脂层 的形成方法而引起的含氟树脂层的厚度增加，或者弹性层的劣化。 例如，在采用含氟树脂粉末形成含氟树脂层的粉末涂层法中，
由于单层的厚度在20 pm以上，如果形成多层，则含氟树脂层的整 体厚度会增大至40 pm以上，由于热传导性降低，可能会造成难以适应高速化的问题，或者由于表层过厚而造成柔软性受到损害，可能 会使画质性能降低。
另外，应用以含氟树脂制成的薄管来形成表层的方法(专利文 献1)，如果要形成由多层含氟树脂构成的表层，则需要在橡胶层(弹 性层)上设置多层含氟树脂制成的管，之后，通过烧结将各管相互接 合起来。这时，需要在40(TC以上的高温下进行烧结，由于耐热性比 含氟树脂的耐热性差的橡胶层会发生劣化，因而存在不适合应用的问 题。另外，在使用管的方法中，还存在着处理起来很困难并且成本高 的问题，因此设置有由多层含氟树脂层构成的表层的OA机器用的辊
无法实用化。
另一方面，作为形成薄的含氟树脂层的方法，有使用含氟树脂 分散液来形成含氟树脂层的方法。
作为使用含氟树脂分散液来形成含氟树脂层的方法中的一种， 在橡胶层的外周面上涂敷含氟树脂分散液，然后烧结形成含氟树脂 层。但是，就该方法而言，如果为了获得具有优良特性的表层，则需 要进行长时间的充分烧结，而如果进行长时间烧结，与上述采用管的
方法一样，需要在40(TC以上的高温中迸行烧结，因此存在着耐热性 比含氟树脂的耐热性差的橡胶层发生劣化的问题。
另一方面，作为OA机器用的辊的制造方法(该方法为使用含 氟树脂分散液来形成含氟树脂层的方法，其中在烧结含氟树脂层时的 热不会影响到橡胶层从而形成表层)，有这样的方法在圆筒状模具 的内周面上涂敷含氟树脂分散液，通过烧结形成含氟树脂层，再将芯 轴插入到上述圆筒状模具的空腔内，然后在上述含氟树脂层与芯轴之 间注入形成橡胶层用的材料，硫化后，将制品从圆筒状模具中抽出(以 下称为脱模)，由此来制造辊。根据本方法，由于橡胶层不受烧结温 度的影响，所以可以使含氟树脂完全烧结，并能够防止橡胶层劣化。
但是，在使用上述方法时，将制品从圆筒状模具中抽出后，涂 料(含氟树脂分散液)中所含有的表面活性剂、膜增厚剂或增粘剂作 为烧结时的分解产物而残留在圆筒状模具的内周面上，在重复使用 时，会使圆筒状模具内周面的脱模性降低，最终导致无法从模具中脱模。而且，为了恢复脱模性，除去圆筒状模具上的这些残留物的清洁 工作非常麻烦，存在不适用于批量生产的问题。
如上所述，在传统的OA机器用的辊中，由于难以形成薄的含 氟树脂层，所以在形成由多层含氟树脂层构成的表层时，存在着表层 变厚、热传导性降低从而难以适应高速化的问题，或者表层的柔软性 受到损害、画质性能降低的问题。因此，难以提供各种功能均优良、
并且还能够适应高速化要求，而且能够获得高画质的OA机器用的辊。日本特开2004-276290号公报

发明内容
因此本发明要解决的问题是提供既具有各种优良的特性，又能 够适应高速化要求，而且能够获得高画质的OA机器用的辊。
在含氟树脂分散液中，为了保证含氟树脂的分散稳定性，以及 与被覆物的良好的润湿性，通常含有15重量％ 20重量％左右的表 面活性剂。并且为了具有良好的成膜性，分别含有10重量％ 15重 量％左右的膜增厚剂和增粘剂。
但是，在烧结不充分时，烧结后在含氟树脂层上会残留表面活 性剂、膜增厚剂及增粘剂，从而降低了含氟树脂层的脱模性。
因此，本发明人经过深入研究，结果发现，当膜足够薄时，即 使减少表面活性剂、膜增厚剂以及增粘剂也可以成膜，并且当减少表 面活性剂、膜增厚剂以及增粘剂时，即使不经过长时间充分烧结，也 能够使这些表面活性剂、膜增厚剂及增粘剂不残留，从而不使脱模性 降低。也就是说，根据上述方法，可以形成兼具薄膜化和脱模性的含 氟树脂层。
此外，还发现，在使膜变薄的同时使含氟树脂分散液中所含有 的表面活性剂、膜增厚剂及增粘剂减少，通过采用这样的方法，能够 在短时间内完成烧结，因此烧结温度几乎不会对橡胶层造成劣化影 响，能够制造出优异的OA机器用的辊。
另外，在圆筒状模具的内面上涂敷含氟树脂分散液然后进行烧结从而形成含氟树脂层的方法中，如上所述，圆筒状模具的内面的残 留物为表面活性剂、膜增厚剂及增粘剂的分解物。
另外，发现通过大幅减少上述的表面活性剂、膜增厚剂及增粘 剂，可以使异物的附着不会发生。因此，在使用圆筒状模具来形成含 氟树脂层的方法中，通过应用其中表面活性剂、膜增厚剂及增粘剂大 幅减少的含氟树脂分散液，可以制造出OA机器用的辊，该辊能够在
完全不引起橡胶层劣化的情况下进行充分烧结，并且适用于批量生 产。
由此能够得到表层薄的辊，从而能够提供这样的OA机器用的 辊，该辊能够确保具有良好的热传导性和柔软性，能够获得高画质并 适应高速化。
'并且，由于能够形成薄膜，所以即使形成多层也能够确保具有 良好的热传导性， 一方面能够适应高速化要求，另一方面也能够使各 层分别具有不同的功能，从而能够提供具有多功能的OA机器用的
辊，而这种多功能是难以由单层实现的。
另外，通过由多层形成表层，还能够降低气孔之类的缺陷，并 能够提高产率，由此可以提供成本低的OA机器用的辊。
此外，对表层的厚度进行研究，结果表明，在厚度小于6pm时， 难以发挥其作为表层的功能，而厚度大于30pm时，柔软性降低，图 像性能不充分，热传导性降低，其功能不能充分满足高速化的要求。
相对于含氟树脂分散液的总量，含氟树脂分散液中所含的表面 活性剂、膜增厚剂及增粘剂的含量优选在1.0重量％ 5重量％。
因此，本发明的权利要求1提供一种OA机器用的辊，其为一 种在芯轴上依次形成有弹性层和表层的OA机器用的辊，其特征在 于，上述表层由多层含氟树脂层构成，其厚度为6pm 3(^m。
此外，在权利要求1的发明中，对其具体的制造方法没有特别 的限定，只要是具有由多层含氟树脂层构成的、厚度为6pm 30^im 的表层的OA机器用的辊即可。
在层叠上述多层含氟树脂层时，优选的是，采用等离子处理、 放电加工、化学蚀刻等方法对已经形成的含氟树脂层的表面进行处理
6以提高润湿性，然后再涂敷含氟树脂分散液，由此可以形成平滑且粘 附性良好的薄膜。
此外，为了也提高与弹性层等的润湿性，优选对含氟树脂层的 表面进行等离子处理。
此外，对弹性层没有特别限定，可以应用各种弹性层。例如， 可以应用固体橡胶或海绵状橡胶(发泡胶乳(balloon gum))等各种橡 胶。
本发明中OA机器用的辊的芯轴优选由(例如)铝、铁、碳素 钢、不锈钢等构成。
权利要求2中记载的发明为权利要求1所述的OA机器用的辊， 其特征在于，上述表层的厚度为6pm 20nm。
本权利要求记载的发明中，通过使表层的厚度为6nm 20nm， 可以进一步提高热传导性。
此外，多层含氟树脂层的整体厚度优选为20^rni以下，更优选为 15pm以下，进一步优选为12pm以下。
权利要求3中记载的发明为权利要求1或权利要求2所述的OA 机器用的辊，其特征在于，在构成上述表层的多层含氟树脂层内，至 少有一层为含有填料的含氟树脂层。
在本权利要求记载的发明中，通过使在构成表层的多层含氟树 脂层中至少有一层为含有填料的含氟树脂层，可以提高表层的导电 性、热传导性、耐磨损性、强度等功能。从而可以提供具有各种优异 特性、并且可以获得更高功能的OA机器用的辊。
作为具有导电性的填料，例如有Cu、 Al等金属粉末、离子盐等； 作为具有热传导性及耐磨损性的填料，例如有SiC、 Ti02、 BN等。
权利要求4中记载的发明为权利要求3所述的OA机器用的辊， 其特征在于，在构成上述表层的多层含氟树脂层中，最外层为不含填 料的含氟树脂层。
在本权利要求记载的发明中，在构成表层的多层含氟树脂层中， 最外层为不含填料的含氟树脂层，并且除最外层之外，至少有一层是 含有填料的含氟树脂层，由此可以确保表层具有柔软性和良好的脱模
7性，并且可以提供具有各种优异特性、且能够获得更高功能的OA机 器用的辊。
权利要求5中记载的发明为权利要求1至权利要求4中任意一 项所述的OA机器用的辊，其特征在于，上述含氟树脂为PFA、PTFE、 FEP中的至少一种。
在本权利要求记载的发明中，由于使用PFA、 PTFE或FEP作为 含氟树脂，因而形成了耐热性及脱模性均更优异的表层。
权利要求6中记载的发明为权利要求1至权利要求5中任意一 项所述的OA机器用的辊，其特征在于，上述填料为甩于赋予导电性 的填料、用于提高热传导性的填料、用于提高耐磨耗性的填料、用于 提高强度的填料中的至少一种。
在本权利要求记载的发明中，由于在表层的含氟树脂中含有用 于赋予导电性、用于提高热传导性、耐磨损性或强度的填料，因而形 成了各种功能得以提高的表层。
权利要求7中记载的发明为权利要求1至权利要求6中任意一 项所述的OA机器用的辊，其特征在于，在上述弹性层与上述表层之 间设置有中间层。
对于本权利要求记载的发明，由于在弹性层与表层之间设置有 中间层，所以除了具有上述效果之外，还能够提供一种可满足各种使 用者要求的OA机器用的辊。具体而言，所述中间层可以列举高导热 橡胶制的中间层或导电橡胶制的中间层。
所述中间层也可以是由粘结剂构成的层。
根据本发明，可以提供一种既具有各种优良的功能，又能够满 足高速化的要求，且能够获得高画质的OA机器用的辊。


图1A、图1B显示的是本发明的一个实施方案所涉及的OA机 器用的辊的示意图，图1A是与轴垂直方向的剖面图，图1B为斜视 图。
图2为示意性示出本发明一个实施方案所涉及的OA机器用的辊的制造方法的斜视图。
此处，记号1表示OA机器用的辊，记号2表示芯轴，记号3 表示弹性层，记号4表示中间层，记号5表示表层，记号5a表示第 一表层(外层)，记号5b表示第二表层(内层)，记号6表示圆筒 状模具。
具体实施例方式
以下结合最佳实施方案对本发明进行具体说明。但本发明不局 限于以下实施方案。可以在与本发明相同及等同的范围内，对以下实 施方案进行各种变化。
基于以下的图1A、图1B、图2，对本发明的实施方案进行说明。
图1A、图1B为本发明的一个实施方案所涉及的OA机器用的 辊的示意图，图1A是与辊的轴垂直方向的剖面图，屈1B为斜视图。 图2为示意性示出本发明一个实施方案所涉及的OA机器用的辊的制 造方法的斜视图。
在OA机器用的辊1的芯轴2上依次形成弹性层3、中间层4、 表层5，表层5由第一表层(外层)5a与第二表层(内层)5b两层 构成。OA机器用的辊1通过以下步骤制得采用圆筒状模具6，按 照第一表层5a—第二表层5b—中间层4—弹性层3的顺序形成各层。 具体如下所示。
(1)将表面活性剂、膜增厚剂及增粘剂大幅减少的含氟树脂分 散液涂敷(例如，流涂)在圆筒状模具6的内周面上，将该圆筒状模 具沿轴中心旋转以进行干燥，然后在温度为含氟树脂的熔点以上的高 温下(上限为40(TC)充分烧结，形成第一表层(外层)5a(厚度为 3pm l(^m的含氟树脂层)。
作为表面活性剂，可以是阳离子型、阴离子型等离子型表面活 性剂，也可以是非离子型(nonionic)表面活性剂。所述离子型表面 活性剂，具体可以列举具有作为亲水性基团的羧基、磺酸基或磷酸基 等的阴离子型表面活性剂或者具有作为亲水性基团的四烷基铵基等 的阳离子型表面活性剂，所述非离子型表面活性剂可以列举烷基糖苷之类的低分子表面活性剂或者聚乙二醇等高分子表面活性剂等。
(2) 接着，为了提高粘附性、润湿性、亲水性，对第一表层5a
的内周面进行内面处理(例如等离子处理)。
(3) 接下来，将表面活性剂、膜增厚剂及增粘剂大幅减少、并 含有填料的含氟树脂分散液涂敷(例如，流涂)在第一表层5a的内
周面上，使其干燥，然后在温度为含氟树脂的熔点以上的高温下(上 限为40(TC)充分烧结，形成第二表层(内层)5b(厚度为3pm 10^im
的含氟树脂层)。
(4) 接着，对第二表层5b进行内面处理(例如等离子处理)。
(5) 在形成中间层的情况中，再在第二表层5b的内周面上涂 敷(例如，流涂)各种功能性橡胶，沿轴中心使圆筒状模具6旋转以 进行干燥，形成中间层4 (厚度为50pm 15(^m)。
(6) 接着，将芯轴2以与圆筒状模具同轴的方式插入到圆筒状 模具的空腔内，然后在中间层4与芯轴2之间的间隙内注入发泡胶乳， 硫化后形成弹性层3 (厚度为1.5 3.5mm)。
(7) 然后，将OA机器用的辊1从圆筒状模具6中脱模。
本实施方案中，对采用圆筒状模具6而制成的OA机器用的辊 进行了说明。但是，不采用圆筒状模具6，而是将含氟树脂分散液涂 敷在橡胶层或中间层的表面上，然后进行烧结，采用这样的方法也可 以制得本发明的OA机器用的辊。另外，本发明的OA机器用的辊适 合用作加压辊、定影装置用的辊。
实施例
以下基于实施例对本发明进行具体说明。 (1)表层的形成 (i)第一表层(外层)的形成 将含有60体积％的PFA以及5重量％的表面活性剂的PFA分散 液(DuPont公司制EMX-047)涂敷到内径为18mm0、长度为257mm 的不锈钢制圆筒状模具的内面上，在室温下将圆筒状模具沿轴中心旋 转10分钟以进行干燥，再在40(TC下加热30分钟以充分烧结，从而
10在圆筒状模具的内周面上形成厚度为6pm的第一表层。
(ii)第二表层(内层)的形成
接着，对第一表层的内面进行等离子处理，然后将含有14.5体 积。/。的SiC填料、0.07重量％的用于分散填料的表面活性剂、1重量 %的增粘剂(甲基纤维素)的PFA分散液(Du Pont公司制 EMX-041-2)涂敷在第一表层的内面上，接着在室温下将圆筒状模具 沿轴中心旋转10分钟以进行干燥，再在400。C下加热30分钟以充分 烧结，从而在第一表层上形成厚度为6)am的第二表层。
(2) 中间层的形成
接着，对第二表层的内面进行等离子处理，然后在第二表层5b 的内周面上涂敷硅橡胶(高导热橡胶)(信越化学公司制 X32-2020)，将圆筒状模具6沿轴中心旋转以进行干燥，从而形成 厚度为100|im的中间层4。
(3) 弹性层的形成
(i) 注入到模具中
接下来，将铝制的芯轴2插入到圆筒状模具的空腔内，在中间 层4与芯轴2之间的间隙中注入硅发泡胶乳(balloon gum)(信越 化学公司制X34-2061-28L)。
(ii) 一次硫化
升温至160°C，保持15分钟(包括升温时间)，进行一次硫化， 由此形成厚度为1.5mm的弹性层3。 (Hi)脱模
此后，将OA机器用的辊1从圆筒状模具6中脱模，在圆筒状 模具的内面上没有发现异物。通过充分烧结而形成表层，且表层的整 体厚度为12pm。
(iv) 二次硫化
升温至25(TC，保持30分钟(包括升温时间)，进行二次硫化。
(4) 切断、完成 将靠近所形成的各层的两端的部分切除，然后进行清理，并检
查外观，从而制成OA机器用的辊。在本实施例中，通过使表层变薄并且设置由高导热橡胶制成的 中间层，可以制得热传导性优良、可以满足高速化要求的OA机器用 的辊。此外，表层由两层含氟树脂层构成，并且第一表层为未添加填 料的含氟树脂层，由此可以确保柔软性和良好的脱模性，因此能够获
得高画质，另外，通过使第二表层中含有SiC填料，提高了耐磨损性 和强度，因此能够制成具有良好耐久性的OA机器用的辊。
将该OA机器用的辊作为加压辊进行评价时，能够获得所期望 的性能，而且各层间的粘附性也不存在问题。
权利要求
1. 一种办公自动化机器用的辊，其为一种办公自动化机器用的、在芯轴上依次形成有弹性层和表层的辊，其特征在于，所述表层由多层含氟树脂层构成，其厚度为6μm～30μm。
2. 权利要求1所述的办公自动化机器用的辊，其特征在于，所 述表层的厚度为6 pm 20 jam。
3. 权利要求1所述的办公自动化机器用的辊，其特征在于，在 构成所述表层的多层含氟树脂层中，至少有一层为含有填料的含氟树 脂层。
4. 权利要求3所述的办公自动化机器用的辊，其特征在于，在 构成所述表层的多层含氟树脂层中，最外层为不含有填料的含氟树脂 层。
5. 权利要求1所述的办公自动化机器用的辊，其特征在于，所 述含氟树脂为PFA、 PTFE、 FEP中的至少一种。
6. 权利要求3所述的办公自动化机器用的辊，其特征在于，所 述填料为用于赋予导电性的填料、用于提高热传导性的填料、用于提 高耐磨耗性的填料、用于提高强度的填料中的至少一种。
7. 权利要求1 6中任意一项所述的办公自动化机器用的辊，其 特征在于，在所述弹性层与所述表层之间设置有中间层。
全文摘要
本发明提供一种OA机器用的辊，该辊具有通过涂敷含氟树脂、进行烧结而形成的表层，该辊的脱模性及热传导性没有受到损害，各种特性优异、适合批量生产。本发明提供一种OA机器用的辊，其为一种在芯轴上依次形成有弹性层和表层的OA机器用的辊，其中所述表层由多层含氟树脂层构成，厚度为6～30μm。本发明还提供一种OA机器用的辊，在构成上述表层的多层含氟树脂层中，至少有一层为含有填料的含氟树脂层。本发明还提供一种OA机器用的辊，在构成上述表层的多层含氟树脂层中，最外层为不含填料的含氟树脂层，除了最外层之外至少有一层含氟树脂层中含有填料。
文档编号G03G15/00GK101470374SQ20081018922
公开日2009年7月1日 申请日期2008年12月26日 优先权日2007年12月27日
发明者池田吉隆, 羽深正弘, 铃木良昌 申请人:住友电工超效能高分子股份有限公司