本發(fā)明涉及電子照片復(fù)印機的熱定影部等中所使用的橡膠輥的制造方法和利用這種方法制得的熱定影用橡膠輥。

背景技術(shù)：

在電子照片復(fù)印機或激光打印機等圖像形成裝置中，通常采用以下熱定影方式：即，利用電子照片、靜電記錄、磁性記錄等圖像形成方法在記錄紙上形成由加熱熔融性樹脂等構(gòu)成的色粉的圖像，通過熱量將其定影的方式。

在這種熱定影方式中，以往是將具有以下結(jié)構(gòu)的輥作為定影輥或加壓輥廣泛使用：即，在鋁等金屬芯軸上設(shè)置由有機硅橡膠等構(gòu)成的橡膠層，再在該橡膠層上形成與色粉之間的脫模性良好的四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)或聚四氟乙烯樹脂(PTFE)等的氟樹脂層的輥。特別是近年來，從確保壓區(qū)寬度(日文：ニップ幅)、節(jié)能、減少揮發(fā)性有機化合物(VOC)等觀點考慮，橡膠層由泡沫橡膠(海綿橡膠)、特別是連續(xù)氣泡的泡沫橡膠形成的輥的使用日益增加。使之為連續(xù)氣泡是因為其空氣透過性高、能夠防止使用時因升溫而導(dǎo)致外徑或表面硬度發(fā)生變化。表面硬度或外徑的變化會導(dǎo)致定影圖像的變化、送紙速度的變化等。

作為橡膠的發(fā)泡，即海棉化的方法，已知有：(i)使用加熱型發(fā)泡劑的方法、(ii)使用中空填料的方法和(iii)溶出法。

這些方法中，方法(i)是在使橡膠交聯(lián)的階段中使發(fā)泡劑分解氣化、產(chǎn)生氣泡而進行海綿化的方法，但其在發(fā)泡劑的分解氣體的臭味或安全性上存在問題。而且，在使用以鉑系催化劑為固化催化劑的加成反應(yīng)型有機硅橡膠作為橡膠材料的場合下，存在因發(fā)泡劑而產(chǎn)生固化阻礙的問題。

而使用中空填料的方法(ii)中，中空填料與有機硅橡膠的密度差大，因而存在難以形成均勻的泡孔(氣泡)結(jié)構(gòu)的問題。而且，由于使用了中空填料這樣的特殊材料，也存在制造成本上升的問題。

相比之下，溶出法(iii)如專利文獻1等中所記載，是將水溶性粉末混入橡膠、使橡膠交聯(lián)之后，在水或溫水中使水溶性粉末溶出而進行海綿化的方法。該方法不存在方法(i)中那樣的伴隨加熱型發(fā)泡劑而產(chǎn)生的問題。而且，不使用方法(ii)中那樣的特殊材料，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間容易形成橡膠的皮層(薄層)，因此水溶性粉末無法充分溶出，難以像熱定影用途所要求的那樣形成均勻且連泡率(日文：連泡率)高的海綿體。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平11-198250號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的實施形態(tài)的目的在于，提供一種能夠利用溶出法形成均勻且連泡率高的泡沫橡膠并由此廉價且穩(wěn)定地制造具有良好定影性的熱定影用橡膠輥的方法、以及由這種方法制得的橡膠輥。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明具有以下實施形態(tài)[1]～[8]。

[1]一種熱定影用橡膠輥的制造方法，其包括：在金屬芯軸的外周形成由含有水溶性糖粉末和三甘醇的有機硅橡膠組合物構(gòu)成的橡膠層的工序；和對所述橡膠層進行硫化后，使所述糖粉末和三甘醇溶出、除去而形成泡沫橡膠層的工序。

[2]如[1]所記載的熱定影用橡膠輥的制造方法，其中，所述泡沫橡膠層的連泡率在90％以上。

[3]如[1]或[2]所記載的熱定影用橡膠輥的制造方法，其中，所述糖粉末的粒徑為1～1000μm。

[4]如[1]～[3]中任一項所記載的熱定影用橡膠輥的制造方法，其中，所述糖粉末的粒徑為10～400μm。

[5]如[1]～[4]中任一項所記載的熱定影用橡膠輥的制造方法，其中，所述有機硅橡膠組合物含有相對于100質(zhì)量份有機硅橡膠為50～200質(zhì)量份的所述糖粉末、1～50質(zhì)量份的所述三甘醇。

[6]如[1]～[5]中任一項所記載的熱定影用橡膠輥的制造方法，其中，所述糖粉末選自葡萄糖、乳糖、蔗糖、海藻糖、果糖、砂糖、細砂糖和粉糖中的至少一種。

[7]如[1]～[6]中任一項所記載的熱定影用橡膠輥的制造方法，其中，所述有機硅橡膠為液態(tài)加成反應(yīng)型有機硅橡膠。

[8]一種熱定影用橡膠輥，其通過[1]～[7]中任一項所記載的熱定影用橡膠輥的制造方法得到。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的一實施形態(tài)，可提供一種能夠利用溶出法形成均勻且連泡率高的泡沫橡膠并由此廉價且穩(wěn)定地制造具有良好定影性的橡膠輥的方法、以及由這種方法制得的熱定影用橡膠輥。

附圖的簡單說明

[圖1]是顯示第1實施方式所涉及的熱定影用橡膠輥的制造過程的剖視圖。

[圖2]是顯示通過第1實施方式制得的熱定影用橡膠輥的一個例子的剖視圖。

[圖3]是顯示通過第1實施方式的變形例制得的熱定影用橡膠輥的例子的剖視圖。

[圖4]是顯示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的熱定影用橡膠輥的制造過程的剖視圖。

具體實施方式

下面，利用附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。附圖僅用于提供圖解，本發(fā)明不受附圖的任何限定。另外，應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖是概要圖，厚度與平面尺寸之間的關(guān)系、厚度的比例等與實物之間存在差異。此外，以下說明中，對具有相同或相似功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要素標記相同的符號，并省略重復(fù)的說明。

(第1實施方式)

圖1是顯示本發(fā)明一實施方式所涉及的熱定影用橡膠輥的制造過程的剖視圖。

對本實施方式中所使用的圓筒狀模具進行說明。

如圖1所示，本實施方式中所使用的圓筒狀模具110由保持直立的圓筒模111、分別嵌合入該圓筒模111上部和下部的上部塞體112和下部塞體113構(gòu)成。在上部塞體112和下部塞體113的各內(nèi)側(cè)設(shè)置有芯軸保持孔115、116，其用于使由鋁、鐵、不銹鋼等作為基材構(gòu)成的金屬芯軸121在圓筒模111內(nèi)保持同心。在下部塞體113上設(shè)置有材料注入孔117，在上部塞體112上設(shè)置有材料排逸孔118。

本實施方式中，使按照這樣構(gòu)成的圓筒狀模具110的圓筒模111保持直立。也可以在圓筒模111的內(nèi)表面上預(yù)先實施涂布脫模劑(例如DAIFREE GA-6010(ダイフリーGA－6010，大金工業(yè)株式會社(ダイキン工業(yè)(株))制造，商品名)等)等的脫模處理。

然后，將由鋁、鐵、不銹鋼等構(gòu)成的金屬芯軸121插入該圓筒模111內(nèi)，將上部塞體112和下部塞體113嵌合入圓筒模111的上部和下部后保持同心。也可以在金屬芯軸121的表面上預(yù)先實施涂布干燥底涂層(プライマー)的處理。

接著，將含有水溶性糖粉末和三甘醇的固化性有機硅橡膠組合物123A注入金屬芯軸121與圓筒模111之間的間隙中，進行一次硫化，形成有機硅橡膠層。

可作為含有水溶性糖粉末和三甘醇的固化性有機硅橡膠組合物123A的基底使用的有機硅橡膠，只要是常溫下呈液態(tài)且固化后成為橡膠狀彈性體的材料即可，既可以是加成反應(yīng)型液態(tài)有機硅橡膠(LTV有機硅橡膠)，也可以是縮合固化型液態(tài)有機硅橡膠。作為有機硅橡膠，特別優(yōu)選在80～150℃左右的溫度下固化的加成反應(yīng)型液態(tài)有機硅橡膠。

作為糖粉末，可例舉葡萄糖、乳糖、蔗糖、海藻糖、果糖、砂糖、細砂糖、粉糖等。這些糖粉末可以單獨使用1種，也可以2種以上混合使用。作為糖粉末，從在水中的溶解度的觀點等考慮，更優(yōu)選細砂糖、粉糖。

這些糖粉末的粒徑優(yōu)選為1～1000μm。當(dāng)粒徑小于1μm時，不僅在溶出上費時，還有殘存于橡膠中之虞。如果粒徑超過1000μm，則橡膠強度降低，輥的耐久性降低。為了得到粒徑為1～1000μm的糖粉末，可使用利用篩進行分級的方法等。糖粉末的粒徑更優(yōu)選為10～400μm，進一步優(yōu)選為10～100μm。

另外，糖粉末在有機硅橡膠組合物中的含量相對于每100質(zhì)量份基底有機硅橡膠優(yōu)選為50～200質(zhì)量份，更優(yōu)選為100～150質(zhì)量份。當(dāng)每100質(zhì)量份基底有機硅橡膠中糖粉末的含量小于50質(zhì)量份時，具有連續(xù)氣泡的泡沫橡膠的形成變得困難。如果超過200質(zhì)量份，則橡膠強度降低，輥的耐久性降低。

與糖粉末一起被包含在有機硅橡膠組合物中的三甘醇是用于使糖粉末容易從硫化后的橡膠層溶出、形成連泡率高的泡沫橡膠層的成分。即，三甘醇與有機硅橡膠的相容性差、與糖粉末的相容性好，因而如果使三甘醇與糖粉末一起混入有機硅橡膠，則三甘醇在相容性良好的糖粉末周圍形成層而抑制了有機硅橡膠的皮層形成在糖粉末與糖粉末之間。其結(jié)果是，糖粉末從硫化后的有機硅橡膠層的溶出變得容易，三甘醇自身也能夠容易地從有機硅橡膠層溶出，因而能夠形成連泡率高的泡沫層。

此外，在水溶性方面與有機硅橡膠的相容性差且與糖粉末的相容性好的材料還存在乙二醇等三甘醇以外的多種，但特別在使用三甘醇的場合下，能夠通過與糖粉末組合而可在熱定影用橡膠輥上實現(xiàn)良好的連泡化。乙二醇也可以作為三甘醇的并用成分被包含在有機硅橡膠組合物中。作為這種可并用的成分，除了乙二醇以外，還可例舉甘油、丙二醇、季戊四醇和甘油-α-單氯乙醇、二甘醇、二丙二醇、聚甘油等。

三甘醇在橡膠材料中的含量相對于每100質(zhì)量份基底有機硅橡膠優(yōu)選為1～50質(zhì)量份，更優(yōu)選為5～50質(zhì)量份，進一步優(yōu)選為20～30質(zhì)量份。當(dāng)三甘醇相對于每100質(zhì)量份基底有機硅橡膠的含量小于1質(zhì)量份時，無法得到充分的連泡率。如果超過50質(zhì)量份，則有以上效果不呈現(xiàn)、出現(xiàn)滲漏等問題之虞。

一次硫化溫度根據(jù)所使用的有機硅橡膠的種類適當(dāng)設(shè)定。例如，在使用LTV有機硅橡膠作為基底有機硅橡膠的場合下，優(yōu)選從80～150℃的范圍進行選擇，更優(yōu)選從100～130℃的范圍進行選擇。

有機硅橡膠組合物的一次硫化后，打開圓筒狀模具110，取出形成有有機硅橡膠層的金屬芯軸121。即，取下上部塞體112和下部塞體113，將金屬芯軸121與有機硅橡膠層一起從圓筒模111中抽出。然后，將抽出的金屬芯軸121浸漬在水中。隨著浸漬的進行，水浸透入有機硅橡膠層內(nèi)，分散于橡膠層內(nèi)部的糖粉末和三甘醇溶解于該浸透的水中，并與水一起被排出橡膠層外。為了促進這種糖粉末和三甘醇從橡膠層的溶出，優(yōu)選使水為例如60～90℃左右的溫水。浸漬時間根據(jù)橡膠層的厚度或浸漬水的溫度決定，通常為1～8小時左右。如果作為浸漬槽使用具備使水連續(xù)或間歇地供給、排出的機構(gòu)的裝置，則能夠進一步促進糖粉末和三甘醇的溶出。

隨后，將具備使糖粉末和三甘醇溶出而得的有機硅橡膠層的金屬芯軸121從水中提出，實施二次硫化。該二次硫化之際的溫度也可以和一次硫化的場合相同地根據(jù)所使用的有機硅橡膠的種類來適當(dāng)設(shè)定。根據(jù)所使用的橡膠材料的種類來適當(dāng)設(shè)定。具體而言，例如在使用LTV有機硅橡膠作為基底有機硅橡膠的場合下，優(yōu)選在180～230℃的范圍進行選擇，更優(yōu)選在200～220℃的范圍進行選擇。此外，未在之前工序中排出而殘留在橡膠層內(nèi)部的三甘醇的至少一部分在二次硫化的過程中排出。

結(jié)果能夠得到例如圖2所示的、在金屬芯軸121上具備因糖粉末和三甘醇的溶出而在內(nèi)部形成連續(xù)氣泡的泡沫有機硅橡膠層123的熱定影用橡膠輥。

在這種方法中，通過將三甘醇與糖粉末一起摻合入有機硅橡膠組合物中，能夠促進分散于有機硅橡膠層內(nèi)部的糖粉末向外部的排出，形成具有90％以上的高連泡率的泡沫有機硅橡膠層。這種具有高連泡率泡沫有機硅橡膠層的熱定影用橡膠輥在使用時因升溫而導(dǎo)致的外徑或表面硬度的變化小，能夠穩(wěn)定地得到良好的定影圖像。而且，由于熱傳導(dǎo)率低，能夠減少電力消耗。

此外，以上說明的實施方式是在對有機硅橡膠組合物進行一次硫化后打開圓筒狀模具、取出內(nèi)部的形成有有機硅橡膠層的金屬芯軸后將其浸入水中，但根據(jù)情況，也可以不打開圓筒狀模具而直接將其浸入水中。

另外，本發(fā)明中，還可如圖3所示地在按照上述方式形成的泡沫有機硅橡膠層123上再設(shè)置由氟樹脂等脫模性樹脂構(gòu)成的層125。脫模性樹脂層125的形成方法不作特別限定，可使用在泡沫有機硅橡膠層上安裝由脫模性樹脂構(gòu)成的管的方法、涂布燒成含有脫模性樹脂的分散液的方法等。脫模性樹脂層125的厚度通常約為10～100μm。

作為脫模性樹脂，除了氟樹脂以外還可例舉聚酰亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂等，但通常使用氟樹脂。作為氟樹脂，可例舉四氟乙烯·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。

將脫模性樹脂管用于脫模性樹脂層的形成的場合下，從提高與泡沫有機硅橡膠層的密合性的觀點考慮，優(yōu)選使用內(nèi)徑為泡沫有機硅橡膠層外徑的約90～100％的管。另外，為了提高與泡沫有機硅橡膠層的粘接性，優(yōu)選實施在泡沫有機硅橡膠層的外周面上預(yù)先涂布粘合劑或在脫模性樹脂管的內(nèi)面上預(yù)先涂布底涂層的處理、或化學(xué)蝕刻等表面粗糙化處理。

(第2實施方式)

如圖3所示的在金屬芯軸121上依次被覆有泡沫有機硅橡膠層123和由脫模性樹脂管構(gòu)成的脫模性樹脂層125的具有3層結(jié)構(gòu)的輥可使用上述圖1中所示的圓筒狀模具110來制造。下面，參照圖4，以第2實施方式與已說明的第1實施方式的變更點為中心進行說明。

圖4是顯示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的具有脫模性樹脂被覆的熱定影用橡膠輥的制造過程的剖視圖，對與圖1共通的部分標記相同的符號。

如圖4所示，本實施方式中，將脫模性樹脂管125A插入保持直立的圓筒狀模具110的圓筒模111的內(nèi)側(cè)，將其兩端彎折而進行固定。然后，將金屬芯軸121插入該脫模性樹脂管125A內(nèi)，將上部塞體112和下部塞體113嵌合入圓筒模111的上部和下部而使它們保持同心。然后，將含有水溶性糖粉末和三甘醇的固化性有機硅橡膠組合物123A注入金屬芯軸121與脫模性樹脂管125A之間的間隙中，進行一次硫化，形成有機硅橡膠層。一次硫化后，將圓筒狀模具110保持原樣地浸漬入水中，使分散于有機硅橡膠層內(nèi)部的糖粉末和三甘醇溶解于水中，排出有機硅橡膠層外。之后，將圓筒狀模具110從水中提出，取下上部塞體112和下部塞體113，將金屬芯軸121與脫模性樹脂管125A和有機硅橡膠層一起從圓筒模111中抽出，施行二次硫化。結(jié)果，可得到如圖3所示的在金屬芯軸121上依次被覆有泡沫有機硅橡膠層123和脫模性樹脂層125的3層結(jié)構(gòu)的熱定影用橡膠輥。

這種方法可高效地制造具有連泡率高的泡沫有機硅橡膠層、并在其上形成有脫模性樹脂層、且定影性能優(yōu)異的熱定影用橡膠輥。

以上對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但本發(fā)明不受上述內(nèi)容所限，只要不偏離本發(fā)明的范疇，可進行各種變形或變更。

例如，上述實施方式在形成有機硅橡膠層時都使用了向模具中注入液態(tài)有機硅橡膠組合物進行硫化的方法，但也可以采用作為現(xiàn)有的輥成形方法而公知的以下方法來取代這種方法：(1)由通過將糖粉末和三甘醇混入固態(tài)有機硅橡膠而得到的橡膠混合物來制作片材，再將該片材卷到金屬芯軸上后進行熱硫化的方法；(2)用擠出機將通過相同方式制成的橡膠混合物擠出成中空圓筒狀、嵌插在金屬芯軸上之后，進行熱硫化的方法等。

[實施例]

下面，通過實施例對本發(fā)明進行更具體的說明，但本發(fā)明不受這些實施例的任何限定。

(實施例)

如圖1所示地將外周面涂布有底涂層#101(プライマー#101，信越化學(xué)工業(yè)株式會社(信越化學(xué)工業(yè)社)制造，商品名)的外徑為18mm的由鋁構(gòu)成的金屬芯軸121插入圓筒模111內(nèi)，將上部塞體112和下部塞體113分別嵌合入圓筒模111的上部和下部而使它們保持同心。

另外，將25質(zhì)量份的三甘醇混入130質(zhì)量份的通過對市售細砂糖進行粉碎、用篩分級而得到的粒徑為10～200μm的細砂糖粉末中，向該混合物添加100質(zhì)量份的LTV有機硅橡膠(信越化學(xué)工業(yè)株式會社制造，商品名：G91S)，用攪拌機混合30分鐘，從而制得有機硅橡膠組合物。

對該有機硅橡膠組合物進行真空消泡后，將其注入圓筒模111中。注入后，升溫至120℃，加熱30分鐘，使有機硅橡膠固化。固化后，打開圓筒狀模具110，取出其內(nèi)部的形成了有機硅橡膠層的金屬芯軸121，并將其浸入80℃的溫水中。2小時后，將其從溫水中取出，在220℃下加熱4小時而使有機硅橡膠發(fā)生后硬化(二次硫化)，從而得到泡沫有機硅橡膠輥。

利用下文所示的方法對所得到的泡沫有機硅橡膠輥的泡沫有機硅橡膠層的連泡率進行測定，結(jié)果是95％。

連泡率的測定：

對作為泡沫有機硅橡膠層原料的有機硅橡膠組合物的比重(OG)、以及發(fā)泡后的有機硅橡膠層的比重(FG)和重量(DW)進行測定。另外，將泡沫有機硅橡膠層沉入置于真空容器內(nèi)的容器里的水中，將真空容器內(nèi)減壓至10mmHg以下之后，恢復(fù)常壓，放置5分鐘，使水被有機硅橡膠層吸收，測定吸水后的有機硅橡膠層的重量(WW)。由這些測定值利用下式算出連泡率。

連泡率(％)

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

然后，再于上述泡沫有機硅橡膠輥的橡膠層表面上涂布粘合劑(信越化學(xué)工業(yè)株式會社制造，商品名：KE-1880)之后，嵌插外徑為25mm、長度為227mm、厚度為30μm的PFA管(三井杜邦氟化學(xué)株式會社(三井デュポンフロロケミカル社)制造，商品名：451HPJ)，在120℃加熱1小時，從而得到被覆有PFA管的有機硅橡膠輥。

將所得到的輥放入密閉容器中，使之處于真空狀態(tài)后調(diào)查輥外徑的變化，結(jié)果確認了輥外徑?jīng)]有變化，得到的是具有充分連泡化了的泡沫有機硅橡膠層的輥。

(比較例)

除了未將三甘醇摻入有機硅橡膠組合物以外，按照與實施例相同的方式使有機硅橡膠成型，試圖使糖分在水中溶出，但糖分未溶出，無法得到海綿狀的橡膠輥。

[符號說明]

110…圓筒狀模具、111…圓筒模、121…金屬芯軸、123A…含有糖粉末和三甘醇的有機硅橡膠組合物、123…泡沫有機硅橡膠層、125A…脫模性樹脂管、125…脫模性樹脂層。