環形帶及其制造方法

專利名稱：環形帶及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種環形帶和一種制造該環形帶的方法。特別地，本發明涉及一種成像裝置用環形帶，該成像裝置例如是使用電子照像方法的彩色復印機或彩色激光打印機，環形帶用于將感光鼓上的調色劑圖像轉印和定影到紙張上。本發明還涉及一種制造該環形帶的方法。
背景技術：
環形帶用于不同的領域。例如，作為在彩色成像裝置中，如彩色復印機和彩色激光打印機中，轉印和定影圖像的方法，使用下述方法其中形成在感光鼓上的調色劑圖像，通過用于成像裝置的環形帶(以下簡稱為“帶”，特別是在背景技術中)，轉印并定影在紙張等上。上述方法正在成為標準的方法。
圖9是說明作為這種方法的一個例子的中間轉印方法的示意圖。如圖9所示，調色劑圖像用調色劑1和顯影輥2形成在感光鼓3上。這種系統是一種四聯(quadruple tandem)轉印系統。即設置了四色調色劑盒、顯影輥和感光鼓。形成在感光鼓3上調色劑圖像通過成像裝置的一次轉印輥4、感光鼓3和轉印帶5轉印到成像裝置的轉印帶5上。通過二次轉印輥6、成像裝置的轉印帶5和轉印材料(紙)7，將形成的彩色圖像轉印到轉印材料(紙)7上，然后用定影輥(未示出)定影。在多層轉印方法的情況下，基本原理和上面所述的相同。
帶，在這種方法中使用的成像裝置用轉印帶，在其周向具有高電阻率(表面電阻率)，在其厚度方向具有比表面電阻率低的電阻率(體積電阻率)。帶需要有下面的特性例如，這些電阻率不會因帶表面上的位置、使用環境、電壓等的變化而改變；帶周向的拉伸模量高；表面光滑；接觸角大；調色劑容易轉印到轉印材料(紙)上(優異的調色劑脫離性)；感光鼓和調色劑不被帶化學污染(優異的無污染性)；并且帶是阻燃的。
用于成像裝置的單層帶難于滿足這些特性。因此，研發了用于成像裝置的多層帶。例如日本未審專利申請第2002-287531號公開了一種成像裝置用轉印帶，這種轉印帶包括由熱塑性彈性體構成的低電阻率基層(baselayer)，由熱塑性彈性體構成的高電阻率表面層(surface layer)，基層和表面層通過加熱成型而形成。
近些年，希望成像裝置用轉印帶在厚度方向具有彈性。為了滿足該特性，用于成像裝置的帶，除了基層和表面層以外，還可包括由彈性體構成的彈性層。
在用于成像裝置的多層帶中，通過基層獲得周向的高拉伸模量，通過彈性層獲得在厚度方向的彈性。另一方面，通過對例如基層和彈性層的材料的選擇來控制穩定的體積電阻率。另外，希望通過表面層獲得高表面電阻率、優異的調色劑脫離特性以及優異的無污染特性。
但是，在過去無法生產出充分地滿足這些特性的用于成像裝置的帶，特別是這樣的轉印帶。發明人發現下面的成像裝置用轉印帶可以作為滿足成像裝置的這些需要的轉印帶。
即，發明人發現一種成像裝置用轉印帶，該轉印帶包括基層、設置在基層上的彈性層以及設置在彈性層上的表面層，該彈性層由彈性體如聚氨酯構成，該表面層由含氟的聚合物構成。
成像裝置用轉印帶包括具有含氟的聚合物的表面層，因此可以獲得高表面電阻率、優異的調色劑脫離特性和優異的無污染特性。由彈性體例如聚氨酯(urethane)構成的彈性層設置在基層和表面層之間；因此，帶在厚度方向具有充分的柔性。由此，得到成像裝置周轉印帶，該轉印帶能夠在不壓碎調色劑的情況下傳輸材料，并且獲得更高質量的圖像。
但是，在上面所述的發現中，由于聚氨酯的熱分解溫度低，在不改性的情況下，很難制備構成表面層的含氟聚合物和構成彈性層的彈性體如聚氨酯。
可想到的是，通過濺射或浸漬，將構成表面層的材料涂覆到構成彈性層的聚氨酯等上，然后進行烘焙。但是，表面層不能被烘焙，因為彈性層的聚氨酯等的熱分解溫度比表面層的烘焙溫度低。
還可以想到的是，將軟管形式的表面層安裝到由基層和彈性層形成的成型制品上。但是，只能夠生產具有較小直徑(小于100毫米)的成像裝置用轉印帶。另外，難于生產厚度小于30微米的薄表面層。
除了這些問題，用于成像裝置的多層帶需要是環形的。
專利文件1日本未審專利申請公開第2002-287531號(權利要求1)。
因此，相對于如下的帶來說，例如成像裝置用轉印帶，即包括基層、設置在基層上的彈性層和設置在彈性層之上的、由含氟聚合物構成的表面層的帶，希望開發一種生產用于成像裝置的帶的方法，不需要過多的投入和過長的時間周期，用該方法制造的用于成像裝置的帶具有較高的表面電阻率、優異的調色劑脫離特性、優異的無污染特性、穩定的體積電阻率和類似特性，并且保證表面層和彈性層之間良好的粘接，避免發生污染物的不利滲出的可能性。
另外，近些年，用戶對可靠性和耐久性的要求迫切增加。例如，彈性層不被融化或不被熱變形。因此，需要開發一種技術，和已知技術相比，能夠更安全更有效地將彈性層粘接到由含氟的聚合物構成的表面層上。
此外，需要開發一種用于制造帶但不限于用于成像裝置的帶的方法，該帶包括至少三層，在層之間具有良好的粘接，不需要過多的投入和過長的時間周期，以及通過這種方法制造的帶，該帶包括最外層和底層之間的中間層，該中間層由熱分解溫度低于最外層和底層中每層的析出溫度(deposition temperature)的材料構成。
例如，在成像裝置中，構成表面層的氟樹脂(如PTFE或PFA)和作為基層的聚酰亞胺樹脂層需要在約380℃烘焙。中間聚氨酯層具有150℃到180℃的熱分解溫度。因此，不可能按從最上層或最低層開始，依順序來形成各層。
另外，需要開發用于粘合這些層的方法，以及由這種方法生產的帶，具體地說，用于成像裝置的帶。

發明內容
發明人進行了深入的研究，并且發現通過以下方法可以克服這些問題，包括優化環形帶(具體地說是用于成像裝置的轉印環形帶)的層的材料，在外筒的內表面上形成表面層，在與表面隔開的基層的外表面上形成具有彈性層的環形復合體(endless composite)，在加熱的作用下將環形復合體擠壓至設置在外筒內表面的表面層的內表面。
另外，發明人發現通過以下方法可以克服這些問題，包括在外筒的內表面上形成表面層和彈性層(elastic layer)，獨立地形成環形基層，并且在加熱條件下，將環形復合體擠壓至具有設置在外筒的內表面上的表面層和彈性層的復合體的內表面。
另外，發明人開發了通過熱壓(pressure heating)來結合層的最佳方法來克服上述問題。
本發明提供了一種制造環形帶的方法，該帶具有包括至少三層的結構，中間層設置在最外層和底層之間，并且中間層由熱分解溫度比最外層和底層中每一層的析出溫度都低的材料構成，該方法包括設置步驟，將最外層固定到剛性體的內側，并且依次設置中間層和底層，中間層與底層相對；和膨脹加壓步驟，從底層的內側向最外層擠壓底層，以形成具有至少三層的環形帶。
在本發明中，可以生產如下結構的環形帶，例如成像裝置用環形帶，該環形帶具有包括至少三層的結構，中間層被設置在最外層和底層之間，并且中間層由熱分解溫度低于最外層和最底層中每一層的析出溫度的材料構成。該環形帶通過如下方法制造在剛性體上形成并固定所述最外層，依次設置中間層和底層，中間層和底層相對，并且從底層的內側向最外層擠壓底層以形成具有至少三層的環形帶。
由具有低熱分解溫度的材料構成的中間層優選設置在最外層的內側或最內層的外側。
術語“具有低熱分解溫度的材料”不限于構成中間層的樹脂(中間層的基礎樹脂)，也包括混合劑(compounding agent)等。
本發明包括具有多個中間層的情況，只要有一層由具有低熱分解溫度的材料構成即可。
在從底層的內側向最外層擠壓底層的膨脹加壓步驟中，底層被膨脹或拉伸。同時可以進行如抽真空或加熱處理。當最外層由具有差粘接性的材料構成時，可進行其它步驟，例如，使內表面經受提高粘性的處理的步驟。
本發明提供制造如上所述環形帶的方法，其中環形帶具有三層，剛性體是外筒，所述設置步驟包括表面層形成子步驟和復合體形成子步驟，所述膨脹加壓步驟包括熱粘接子步驟，所述表面層形成子步驟包括在外筒的內表面上形成表面層并將其固定，所述表面層由聚四氟乙烯(PTFE)和四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚(PFA)中的至少一種作為基材構成，所述復合體形成子步驟包括形成圓筒形復合體，該復合體具有設置在基層上的彈性層，所述彈性層由彈性體構成，所述基層由選自聚酰亞胺(PIs)、聚酰胺酰亞胺(PAIs)和聚偏二氟乙烯(PVDFs)中的至少一種材料構成，和所述熱粘接子步驟包括通過熱粘接將表面層結合到所述復合體的彈性層。
在本發明中，所述三層環形帶中的表面層的基材(即基礎樹脂)是四氟乙烯(PTFE)和四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚中的至少一種，即它們中的一種或兩種的混合物作為基礎(基材)。在含氟的聚合物中，PTFE和PFA中每個都具有優異的表面電阻率、優異的無污染特性、高(大)接觸角。另外，附著物如調色劑可以干凈地分離。
彈性層由具有彈性力的彈性體構成。
基層由聚酰亞胺(PI)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等構成，從這些材料各自具有適合于成像裝置用環形帶的拉伸模量并且各自對于彈性層都具有合適的粘接性這個角度來看它們都特別地令人滿意。
在本發明中，如上所述，具有如此優異層的環形帶通過以下方法制造在外筒的內表面上形成和固定表面層，單獨地形成具有基層和彈性層的圓筒形復合體，通過熱粘接將圓筒形復合體的彈性層的外表面粘接到表面層的內表面。
在熱粘接中，加壓是在真空下以彈性層的熔點或更高的溫度在0.1MPa或更高壓力下進行的，優選1Mpa或更高。
可以生產大環形帶(具有100毫米或更大的直徑)，例如成像裝置用環形帶。另外，可以容易地生產小于30微米、特別是約1微米的薄表面層。另外，也可以生產厚表面層。
本發明提供一種制造環形帶的方法，該帶包括具有優異的特定屬性的層的組合。注意，表面層、彈性層和基層分別對應于最外層、中間層和底層。
在環形帶中，特別是，使用微細顆粒如調色劑的裝置用環形帶，例如成像裝置用環形帶，為了提高調色劑脫離特性，優選減小表面層的表面粗糙度。在本發明中，該要求可以僅通過將外筒的內表面經過鏡面磨光而容易地獲得。
本發明提供一種制造環形帶的方法，其中外筒的內表面是鏡面磨光的(mirror-finished)。
由于表面層形成在外筒的內表面，復合體需要形成在外筒上。復合體可以通過在圓筒形模具上形成基層、在基層上形成彈性層、從圓筒形模具上分離具有基層和彈性層的復合體的步驟而有效地生產。
本發明提供了制造如上所述的環形帶的方法，其中復合體形成子步驟包括基層形成子子步驟(subsubstep)，在圓筒形模具上形成基層；彈性層形成子子步驟，在所述基層上形成所述彈性層；復合體形成子子步驟，從所述圓筒形模具上分離具有基層和彈性層的復合體以形成所述圓筒形復合體。
所述表面層在所述外筒的內表面上形成以后，需要將所述表面層結合到單獨形成的圓筒形復合體的所述彈性層上，該復合體具有基層和彈性層。
在熱粘接中，如下方法是有效的并且優選的，即所述圓筒形復合體插入所述外筒的內側以后，對所述復合體加熱，使其膨脹從而結合到設置在所述外筒的內表面上的表面層。
所述方法的例子包括采用爆炸物質(explosive)爆炸力的方法。利用熱膨脹系數差異的方法是優選的因為加熱裝置可以共用。
具體地說，如下方法是一種有效的方法，即將熱膨脹系數高于所述圓筒形復合體的芯插入圓筒形復合體中，將芯插入外筒，對外筒與芯加熱，通過熱粘接將表面層結合到復合體。
本發明提供了制造上述環形帶的方法，其中熱粘接子步驟包括第一芯插入子子步驟，將芯插入圓筒形成復合體的內側，所述芯與外筒相比具有較大的熱膨脹系數；第二芯插入子子步驟，將設置在所述復合體中的所述芯插入所述外筒；和壓力熱粘接子子步驟，加熱外筒和芯，在壓力作用下通過熱粘接以將表面層結合到復合體的彈性層。
芯優選由與金屬外筒相比熱膨脹系數大很多的材料構成。例如，芯優選由尼龍(尼龍6(商標名稱MC尼龍))或氟樹脂構成，其中尼龍的熱膨脹系數約是8.0×10-5/℃，氟樹脂的熱膨脹系數約是14×10-5/℃。
本發明提供了用于制造上述的環形帶的方法，其中所述芯由尼龍或氟樹脂構成。
作為另一個優選方法，其中芯由柔性彈性材料，如硅橡膠構成，利用壓力機等，在軸向擠壓圓筒形芯的兩端(面)，從而使中間部分膨脹并且直徑增大，從而將芯擠壓至外筒。
本發明提供了用于制造上述環形帶的方法，其中所述熱粘接子步驟包括第一芯插入子子步驟，將芯插入圓筒形復合體的內側，所述芯由彈性材料構成；第二芯插入子子步驟，將設置在所述復合體中的所述芯插入所述外筒；芯加壓子子步驟，通過壓設置在外筒中的芯的兩端，以使芯膨脹并增加芯中間部分的直徑，從而將所述復合體的所述彈性層擠壓至所述表面層；和壓力熱粘接子子步驟，在對芯的兩端加壓的同時，加熱外筒和芯，在壓力作用下通過熱粘接以將表面層粘合到復合體的彈性層。
采用流體壓力的方法作為另一個優選的方法。在該方法中，結合是在真空環境下加熱而進行的。所以，不會產生氣體混入，可得到可靠的結合。甚至當使用上述的芯時，熱粘接也優選在真空的環境下進行。
本發明提供了制造上述環形帶的方法，其中熱粘接子步驟包括水袋插入子子步驟，圓筒形復合體配合于中空圓筒形水袋的周邊，該水袋具有封閉的端部并且通過調整水袋中流體的壓力能改變水袋的半徑，并且將配合了復合體的水袋插入表面層的內側，該表面層固定到所述外筒的內表面；真空子子步驟，在完成所述水袋插入子子步驟以后，對所述水袋周圍的區域進行抽真空；加壓子子步驟，在完成所述水袋插入子子步驟以后，通過增加所述水袋中流體的壓力來增加所述水袋的直徑，將所述復合體的外周擠壓至所述表面層的內周，所述復合體設置在水袋的周邊；結合子子步驟，在完成所述真空子子步驟和所述加壓子子步驟以后，加熱真空室的內部，以將所述復合體的外周粘合到表面層的內周。
在這種制造方法中，具有基層和彈性層的復合體配合在具有封閉端的中空圓筒形水袋的周圍。所形成的帶有復合體的水袋插入固定在外筒的內表面的表面層的內側。對水袋周圍的區域抽真空。用泵使水袋中流體的壓力增加，調整壓力以增加和復合體設置在一起的水袋的直徑，因此將設置在水袋的周圍的復合體的外周擠壓至表面層的內周。加熱真空室以將表面層結合到復合體。結合完成以后，壓力釋放到大氣壓力。冷卻以后，水袋中流體的壓力減少從而減小水袋的直徑。然后，水袋從樹脂環形帶中取出，表面層緊緊地結合到復合體中。
最后，將樹脂環形帶與外筒的內表面分離。
水袋可以由任何材料構成，只要直徑可以通過其中的流體進行控制。
術語“流體”不限于水，還包括氣體、硅油等。特別地，當結合在150℃或更高進行時，由于油的蒸汽氣壓低，油比水優選。
用于調整壓力的泵不限于泵，只要水袋中的壓力可以被控制和調整即可。
在真空中進行結合的原因是防止在結合面之間產生混入氣體而形成空隙。
在表面層的內表面和復合體的外表面結合的情況下，如果形成表面層的內表面并將其固定在金屬外筒上，在將復合體從其內側沿徑向擠壓至外側的同時進行結合，可以實現可靠的結合和滿意的尺寸精度。
在真空下進行結合，則可消除如在結合面之間的混入氣體的問題，并且保證滿意的結合和尺寸精度。
在結合過程中，沿徑向方向，從內側向外側壓表面層，在水袋中通過控制水袋中的流體壓力，可以改變直徑，因此便于在結合前將水袋插入表面層的內側，并且結合后從多層環形帶中分離水袋。水袋優選由硅橡膠構成。因此，在樹脂層的結合過程中被壓的圓筒形部分在達到約200℃到250℃的溫度時是柔性的。另外，水袋相對于樹脂而言具有滿意的脫離性。因此，在完成結合處理以后，容易地將水袋與樹脂環形帶分離，該環形帶具有與復合體結合的表面層。
本發明提供了用于制造上述環形帶的方法，其中水袋的周邊由硅橡膠構成。
本發明用于制造環形帶的上述方法包括在外筒的內表面上形成和固定表面層；單獨地形成圓筒形復合體，該復合體具有設置在基層外周的彈性層，并且將圓筒形復合體配合于芯或水袋；在加熱作用下，膨脹芯或水袋，優選在加熱和真空下；并且通過熱粘接將表面層的內表面結合到復合體的外周。但是，環形帶也可以如下生產通過在表面層的內表面而不是在外周形成彈性層；僅將圓筒形彈性層配合到芯或水袋；在加熱下膨脹芯或水袋，優選在加熱和真空下；并且通過熱結合將表面層的內表面結合到復合體的外周；并且通過熱粘接進一步緊緊地將表面層結合到彈性層。下面描述相應于本發明的優選實施例。
本發明提供用于制造環形帶的方法，該方法包括在外筒的內表面上形成表面層，在表面層的內表面上形成彈性層，其中所述環形帶有三層，所述剛性體是外筒，所述設置步驟包括復合體形成子步驟和基層形成子步驟，所述膨脹加壓步驟包括熱粘接子步驟，所述復合體形成子步驟包括在外筒的內表面形成表面層并將其固定，所述表面層由聚四氟乙烯(PTFE)和四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚(PFA)中的至少一種作為基材構成，并且在所述表面層的內表面形成由彈性體構成的彈性層，所述基層形成子步驟包括在圓筒形模具上形成基層，所述基層由選自聚酰亞胺(PIs)、聚酰胺酰亞胺(PAIs)和聚偏二氟乙烯(PVDFs)中的至少一種材料構成，和所述熱粘接子步驟包括從圓筒形模具上分離所述基層，通過熱粘接將所述圓筒形基層結合到所述復合體的所述彈性層，并且通過熱粘接進一步緊緊地將所述表面層結合到所述彈性層。
本發明提供的上述用于制造環形帶的方法，其中所述外筒的所述內表面是鏡面磨光的。
本發明提供的上述用于制造環形帶的方法，其中所述熱粘接子步驟包括第一芯插入子子步驟，將芯插入所述圓筒形基層的內側，所述芯的熱膨脹系數大于外筒的熱膨脹系數；第二芯插入子子步驟，將設置在所述基層的所述芯插入所述外筒；和壓力熱粘接子子步驟，加熱外筒和芯，在壓力作用下通過熱粘接將復合體的彈性層結合到所述基層，而且將所述表面層緊緊地結合到所述彈性層。
本發明提供的上述用于制造環形帶的方法，其中所述芯由尼龍或氟樹脂構成。
本發明提供的上述用于制造環形帶的方法，其中所述熱粘接子步驟包括第一芯插入子子步驟，將芯插入圓筒形基層的內側，所述芯由彈性材料構成；第二芯插入子子步驟，將設置在所述基層中的所述芯插入所述外筒；和芯加壓子子步驟，通過擠壓設置在所述外筒中的所述芯的兩端，使所述芯膨脹并且增加所述芯的所述中間部分的直徑，以將所述基層擠壓至所述彈性層；和壓力熱粘接子子步驟，擠壓所述芯的兩端的同時，加熱所述外筒和所述芯，在壓力作用下通過熱粘接將所述基層結合到所述復合體的所述彈性層，而且將所述表面層緊緊地結合到所述彈性層。
本發明提供的上述用于制造環形帶的方法，其中所述熱粘接子步驟包括水袋插入子子步驟，使所述基層配合在中空水袋的周邊，該水袋具有封閉的端部并且通過調整水袋中流體的壓力能改變水袋的半徑；并且將配合于基層的水袋插入所述復合體的內側，該復合體固定到所述外筒的內表面；真空子子步驟，在完成所述水袋插入子子步驟以后，對所述水袋周圍的區域進行抽真空；加壓子子步驟，在完成所述水袋插入子子步驟以后，通過增加所述水袋中流體的壓力來增加所述水袋的直徑，將所述基層的外周擠壓至所述彈性層的內周，所述基層設置在水袋的周邊；和粘接子子步驟，在完成所述真空子子步驟和所述加壓子子步驟以后，加熱真空室的內部以將所述基層的外周結合到所述彈性層的內周，并且通過熱粘接將所述表面層結合到所述彈性層。
本發明提供的上述用于制造環形帶的方法，其中所述水袋的所述周邊由硅橡膠構成。
構成彈性層的彈性體的例子包括聚氨酯、丙烯腈丁二烯橡膠、乙烯橡膠、硅橡膠和聚酰胺。優選使用聚氨酯。
從體積電阻率穩定性的方面考慮，優選使用離子導電彈性體。
本發明提供的上述用于制造環形帶的方法，其中所述彈性體是聚氨酯。
上述的用于制造環形帶的方法，特別地適合用于制造成像裝置用環形帶的方法。
本發明提供的上述用于制造環形帶的方法，其中所述環形帶是成像裝置用環形帶。
通過上面描述的方法產生的環形帶具有較大的表面電阻率、優異的調色劑脫離特性、優異的無污染特性、穩定的體積電阻率、在表面層和彈性層之間優異的粘接，不會產生不利的污染物泄漏，因此可以用于高質量圖像。
本發明提供由任何上述的制造方法生產的環形帶。
環形帶特別適合于成像裝置用環形帶。
本發明提供成像裝置用環形帶，該環形帶由任何上面描述的制造方法生產。
在成像裝置用環形帶中，表面層優選具有1到15微米的厚度，彈性層優選具有50到300微米的厚度，基層優選具有30到100微米的厚度。
本發明的環形帶，具體地，成像裝置用環形帶，包括用于成像裝置的轉印和定影環形帶，其中用轉印和定影環形帶同時進行轉印和定影。從更高效率的角度來看，本發明特別優選地應用于這樣一種成像裝置用轉印環形帶。
依據本發明，可以容易地生產具有至少三層結構的環形帶，中間層設置在最外層和底層之間，中間層由熱分解溫度低于最外層和底層中每一層的析出溫度的材料構成。
環形帶包括由含氟樹脂構成的表面層、彈性層和由含酰亞胺構成的基層，因此具有較大的表面電阻率、優異的調色劑脫離性、優異的無污染特性、穩定體積電阻率以及類似特性，并保證在表面層和彈性層之間滿意的粘接，不會產生不利的污染物泄漏。生產這樣的環形帶是可能的，特別是，成像裝置用環形帶，無需過多的投入、過長的時間周期，不會產生彈性層的熔化或彈性層的熱變形。


圖1是表示復合體形成在外筒的內表面的狀態的示意圖。
圖2是表示復合體形成在鼓形模具的外表面的狀態的示意圖。
圖3是表示在復合體中裝配好芯的狀態的示意圖。
圖4是表示裝配在復合體中的芯插入設置在外筒的內表面的表面層的內側中的狀態的示意圖。
圖5是依照本發明實施例的成像裝置用環形帶的截面圖。
圖6是表示裝配在基層的芯插入設置在外筒的內表面的復合體的內側的狀態的示意圖。
圖7是表示用于使用水袋將表面層結合到復合體的裝置結構示意圖。
圖8是表示用該裝置進行結合的狀態的示意圖。
圖9是表示用于成像裝置的具有轉印帶的圖像轉印系統的說明性示意圖。
具體實施例方式
以實施本發明的最佳方式為基礎，將在下面進行詳細描述本發明。本發明不受下面描述的實施例的限制。在本發明相同或等價的范圍內，可對下面實施例進行不同的改變。
第一實施例在該實施例中，將包括設置在基層外側上的彈性層的復合體插入表面層的內側，并且采用芯來結合表面層和彈性層。
如圖1所示，通過浸漬將PTFE(熔點327℃，熱分解溫度400℃)施加在外筒8的內表面，以及在380℃進行烘焙而形成表面層9，所述圓筒8具有鏡面磨光的內表面并由熱膨脹系數為1.76×10-5/℃的鋼(不銹鋼)構成。
如圖2所示，鼓形模具10的表面用碳進行導電處理。具有調整的體積電阻率的聚酰亞胺形成其上并且在380℃烘焙以形成基層11。通過浸漬將賦予離子導電性的水性聚氨酯(熔點120℃，熱分解溫度180℃)施加在基層11上并且干燥以形成彈性層12。通過在水性聚氨酯(aqueous urethane)中分散離子導體來進行離子導電性處理。
將設置在鼓形模具表面上的基層11和彈性層12的復合體從鼓形模具10上分離。如圖3所示，將生成的圓筒形復合體配合到芯13的周邊，芯13由具有8.0×10-5/℃的熱膨脹系數的尼龍6(MC尼龍，由Mippon PolypencoLimited制造)構成。
如圖4所示，將具有基層11和彈性層12的芯13插入外筒8，并且在真空下加熱到150℃，該圓筒具有設置在其內表面的表面層9。由于外筒8和芯13的熱膨脹系數的差，通過加熱產生熱膨脹的芯13，在由圖4所示的箭頭示出的方向上，擠壓至外筒8的內表面。結果，具有基層11和彈性層12的復合層的彈性層12緊緊地和表面層9通過熱粘合牢固地結合在一起，形成圖5所示的三層復合體。對芯13和外筒8冷卻。將三層復合體與這些部件分離，以產生成像裝置用環形帶。
在這種情況下，鏡面磨光的外筒產生了表面層的鏡面磨光的外表面。而且，復合體容易從外筒上分離。
生成的成像裝置用環形帶包括設置在厚為65微米的基層(聚酰亞胺)上的厚為200微米的彈性層(離子導電聚氨酯)和厚度為7微米的表面層(PTEE)。可以生產出具有優異的表面電阻率、優異的調色劑脫離性和優異的無污染特性的成像裝置用環形帶。
第二實施例將表面層無滲漏地緊緊地結合在彈性層上。在該實施例中，彈性層形成在由含氟聚合物構成的表面層的內表面上。通過熱粘接，將基層結合在彈性層的內表面。通過熱粘接，將表面層進一步緊緊地結合到彈性層上。
以和第一實施例相同的方式，通過浸漬，將PFA(由E，I，Du Pont deNemours&Company Inc.制造的350J分散體，粒徑為0.2微米)(熔點295℃)施加到外筒8的內表面，在380℃烘焙以形成表面層，其中圓筒8具有鏡面磨光的內表面并且由熱膨脹系數為1.76×10-5/℃的鋼構成。
對表面層的內表面進行粘合改良處理，如等離子處理或自由基處理。通過浸漬，施加已經賦予離子導電性的聚氨酯(熔點120℃，熱分解溫度180℃)，并且干燥以形成彈性層。
通過在水性聚氨酯中分散離子導體進行離子導電處理。
以和第一實施例中相同的方法，在鼓形模的表面上形成基層。然后，將基層從鼓形模具上分離。將生成的圓筒形基層配合到由柔性硅橡膠構成的芯的周邊。
如圖6所示，將具有基層11的芯16插入具有表面層9和彈性層12的外筒8中。由尼龍6構成的盤狀隔板15擠壓門隔離層(gate-insulating layer)16的兩端。然后，在140℃進行加熱20分鐘。由于如圖6中的P指示的壓力，芯16的中間部分將膨脹，即芯16的直徑將會增加。但是，由于金屬外筒8基本上不變形，在熱和壓力作用下通過熱粘接將基層11結合到彈性層12上。通過熱粘接，將表面層9進一步緊緊地結合到彈性層12上。因此，生產出與圖5中所示的類似的三層復合體。
芯16比表面層9、基層11和彈性層12中每一個層寬度稍長，這樣在施壓過程中，僅僅施加從芯16到外筒8的方向上的壓力。
隔板15帶有線14和用于抽真空的真空泵62。這樣，抽真空可以在加壓之前進行。
下面，整體冷卻。釋放壓力，使壓力回到大氣壓力下，并且取出芯16。三層復合體從外筒8上分離以產生成像裝置用環形帶。
生成的成像裝置用環形帶，包括設置在厚為60微米的基層(聚酰亞胺)上的厚為200微米的彈性層(離子導電聚氨酯)和厚度為5微米的表面層(PFA)。可以生產出具有優異的表面電阻率、優異的調色劑脫離性和優異的無污染特性的成像裝置用環形帶。
另外，成像裝置用環形帶的體積電阻率用彈性層12穩定地控制。
進一步，彈性層沒有滲漏地緊緊地結合在基層和表面層上第三實施例在該實施例中，構成表面層的含氟聚合物由70份的PFA和30份的PTEE構成。如第一實施例那樣生產復合體。采用水袋來結合表面層和復合體。
首先，對裝置進行描述。
參考圖7和圖8描述表面層和復合體的結合。圖7表示整個水袋50，由水袋實線標出的中間部分51、由虛線標出的直徑增加時的中間部分52、設置在中間部分的上下端的端板(面板)55、泵59、真空室60、真空室的蓋61和真空泵62。圖8示出了可分離的電加熱器70。
水袋50整體上是液體的容器。中間部分51由硅橡膠構成。因此，如圖7所示，中間部分51可以通過用泵59增加容納的液體的壓力而膨脹。為了自支撐，中間部分51的厚度為10毫米。這不會影響膨脹性。
硅橡膠的中間部分的厚度輕微地變小，從而使得水袋50從附著物的中間部分膨脹。
真空室60是一種容器。真空室60按這種方式配置，使得在真空室60與泵59相連的情況下，具有半成品樹脂帶纏繞其周邊的水袋50相對于真空室60的內側可分離地連接到泵59。因此，將可以打開和關閉的蓋61設置在真空室60的上側。真空泵62連接到真空室60的內部。
實際上，這些部件具有更復雜的結構。例如，水袋50的中間部分51用復雜的密封機構連接到端板55。但是，該復雜結構遠離本發明的相關的要旨，因此沒有示出。
下面參考圖8描述進行結合的狀態。
圖8表示了這樣狀態，其中帶有基層11和彈性層12構成的復合體半成品的水袋50設置在具有固定在其內表面的表面層9的外筒8上，該外筒8設置在真空室60中，并且水袋內含液體的壓力在真空環境下升高。
結果，由三層樹脂層形成的半成品的樹脂帶被壓到外筒8的內表面，同時在水袋50的中間部分52在內部壓力下膨脹。
此時，外筒8由不銹鋼制成，因此不會變形。中間部分51和52由由硅橡膠構成的膜形成，因此，當水袋50中的流體壓力增加到100大氣壓時，水袋50整體均勻地將樹脂層擠壓至外筒8的內表面，不管在兩端的端板55的存在。
在這一點上，真空室60內的空氣用真空泵62排出以在真空室60中獲得真空。
在真空室60的內部保持在120℃，同時保持這個狀態以加熱三層環形樹脂20分鐘。在加熱期間膨脹的水袋50中間部分52均勻地擠壓至外筒8的內表面以產生三層樹脂帶，該樹脂帶具有緊緊地結合到具有基層11和彈性層12的復合體的表面層9。
然后，將真空室60中的壓力釋放到大氣壓力，溫度降低到室溫。水袋50中的流體壓力降低。在內表面上具有三層樹脂層的外筒8從真空室60中取出。三層樹脂帶從外筒8上分離以獲得成像裝置用環形帶。
生成的成像裝置用環形帶，包括設置在厚為60微米的基層(聚酰亞胺)上的厚為200微米的中間層(聚氨酯)和厚度為5微米的表面層(PFA和PTFE)。可以生產出具有優異的表面電阻率、優異的調色劑脫離性和優異的無污染特性的成像裝置用環形帶。
另外，中間層和表面層之間的粘接是滿意的。
第四實施例在該實施例中，表面層和第三實施例相同。用與第二實施例相同的方法，在表面層內表面形成彈性層。圓筒形基層以和第二實施例相同的方法形成。以和第三實施例相同的方式，用水袋通過熱粘接將彈性層結合到基層。進而通過熱粘接，表面層緊緊地粘合到彈性層上。
在該實施例中也可以生產非常優異的環形帶。
制造環形帶的方法和技術內容(如材料)，基本與上面描述的實施例相同。因此，在此省略詳細的描述。
權利要求
1.一種用于制造環形帶的方法，該環形帶具有包括至少三層的結構，中間層被設置在最外層和底層之間，并且中間層由熱分解溫度低于最外層和底層中每一層的析出溫度的材料構成，該方法包括設置步驟，將最外層固定到剛性體的內側，并且依次設置中間層和底層，中間層與底層相對；和膨脹加壓步驟，從底層的內側向最外層擠壓底層，以形成具有至少三層的環形帶。
2.如權利要求1所述的環形帶的制造方法，其中所述環形帶具有三層，剛性體是外筒，所述設置步驟包括表面層形成子步驟和復合體形成子步驟，所述膨脹加壓步驟包括熱粘接子步驟，所述表面層形成子步驟包括在外筒的內表面上形成表面層并將其固定，所述表面層由聚四氟乙烯(PTFE)和四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚(PFA)中的至少一種作為基材構成，所述復合體形成子步驟包括形成圓筒形復合體，該復合體具有設置在基層上的彈性層，所述彈性層由彈性體構成，所述基層由聚酰亞胺(PIs)、聚酰胺酰亞胺(PAIs)和聚偏二氟乙烯(PVDFs)中的至少一種構成，和所述熱粘接子步驟包括通過熱粘接將表面層結合到所述復合體的彈性層。
3.如權利要求2所述的制造環形帶的方法，其中所述外筒的內表面是鏡面磨光的。
4.如權利要求2或3所述的制造環形帶的方法，其中所述復合體形成子步驟包括基層形成子子步驟，在圓筒形模具上形成基層，彈性層形成子子步驟，在所述基層上形成所述彈性層，和復合體形成子子步驟，從所述圓筒形模具上分離具有基層和彈性層的復合體，以形成所述圓筒形復合體。
5.如權利要求2所述的環形帶的制造方法，其中熱粘接子步驟包括第一芯插入子子步驟，將芯插入圓筒形復合體的內側，所述芯與外筒相比具有較大的熱膨脹系數，第二芯插入子子步驟，將設置在所述復合體中的所述芯插入所述外筒，和壓力熱粘接子子步驟，加熱所述外筒和芯，在壓力作用下通過熱粘接將表面層結合到復合體的彈性層。
6.如權利要求5所述的環形帶制造方法，其中所述芯由尼龍或氟樹脂構成。
7.如權利要求2所述的環形帶制造方法，其中所述熱粘接子步驟包括第一芯插入子子步驟，將芯插入圓筒形復合體的內側，所述芯由彈性材料構成，第二芯插入子子步驟，將設置在所述復合體中的所述芯插入所述外筒，芯加壓子子步驟，通過擠壓設置在所述外筒內的所述芯的兩端，使芯膨脹并且增加所述芯的所述中間部分的直徑，將所述復合體的所述彈性層擠壓在所述表面層上，壓力熱粘接子子步驟，在對所述芯的兩端擠壓的同時，加熱外筒和芯，在壓力作用下通過熱粘接將表面層粘合到復合體的彈性層。
8.如權利要求2所述的環形帶制造方法，其中所述熱粘接子步驟包括水袋插入子子步驟，圓筒形復合體配合到中空圓筒形水袋的周邊，該水袋具有封密的端部，并且通過調整水袋中流體的壓力能改變水袋的半徑，并且將與復合體配合的水袋插入表面層的內側，該表面層固定到所述外筒的內表面，真空子子步驟，在完成所述水袋插入子子步驟以后，對所述水袋周圍的區域抽真空，加壓子子步驟，在完成所述水袋插入子子步驟以后，通過增加所述水袋中流體的壓力來增加所述水袋的直徑，從而將設置在水袋周邊的所述復合體的外周擠壓至所述表面層的內周，和結合子子步驟，在完成所述真空子子步驟和所述加壓子子步驟以后，加熱真空室的內部以將所述復合體的外周結合到表面層的內周。
9.如權利要求8所述的環形帶的制造方法，其中所述水袋的外周面由硅橡膠構成。
10.如權利要求1所述的環形帶的制造方法，其中所述環形帶具有三層，所述剛性體是外筒，所述設置步驟包括復合體形成子步驟和基層形成子步驟，所述膨脹加壓步驟包括熱粘接子步驟，所述復合體形成子步驟包括在外筒的內表面形成表面層并將其固定，所述表面層由聚四氟乙烯(PTFE)和四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚(PFA)中的至少一種作為基材構成，并且在所述表面層的內表面形成由彈性體構成的彈性層，所述基層形成子步驟包括在圓筒形模具上形成基層，所述基層由選自聚酰亞胺(PIs)、聚酰胺酰亞胺(PAIs)和聚偏二氟乙烯(PVDFs)中的至少一種材料構成，和所述熱粘接子步驟包括從圓筒形模具上分離所述基層，通過熱粘接將所述圓筒形基層結合到所述復合體的所述彈性層，并且通過熱粘接進一步緊緊地將所述表面層粘合到所述彈性層。
11.如權利要求10所述的環形帶制造方法，其中所述外筒的所述內表面是鏡面磨光的。
12.如權利要求10所述的環形帶制造方法，其中所述熱粘接子步驟包括第一芯插入子子步驟，將芯插入所述圓筒形基層的內側，所述芯與外筒相比具有較大的熱膨脹系數，第二芯插入子子步驟，將設置在所述基層的所述芯插入所述外筒，和壓力熱粘接子子步驟，加熱外筒和芯，在壓力作用下通過熱粘接將復合體的彈性層結合到所述基層，而且將所述表面層進一步緊緊地結合到所述彈性層。
13.如權利要求12所述的環形帶制造方法，其中所述芯由尼龍或氟樹脂構成。
14.如權利要求10所述的環形帶制造方法，其中所述熱粘接子步驟包括第一芯插入子子步驟，將芯插入圓筒形基層的內側，所述芯由彈性材料構成，第二芯插入子子步驟，將設置在所述基層中的所述芯插入所述外筒，和芯加壓子子步驟，通過擠壓設置在所述外筒的所述芯的兩端，使所述芯膨脹并且增加所述芯的中間部分的直徑，以將所述基層擠壓至所述彈性層，和壓力熱粘接子子步驟，在對芯的兩端加壓的同時，加熱所述外筒和所述芯，在壓力作用下通過熱粘接將所述基層結合到所述復合體的所述彈性層，而且將所述表面層進一步緊緊地結合到所述彈性層。
15.如權利要求10所述的制造環形帶的方法，其中所述熱粘接子步驟包括水袋插入子子步驟，使所述基層配合在中空水袋的周邊，該水袋具有封閉的端部并且通過調整水袋中流體的壓力能改變水袋的半徑，并且將配合有基層的水袋插入所述復合體的內側，該復合體固定到所述外筒的內表面，真空子子步驟，在完成所述水袋插入子子步驟以后，對所述水袋周圍的區域進行抽真空，加壓子子步驟，在完成所述水袋插入子子步驟以后，通過增加所述水袋中流體的壓力來增加所述水袋的直徑，從而將所述基層的外周擠壓至所述彈性層的內周，所述基層設置在水袋的周邊，和結合子子步驟，在完成所述真空子子步驟和所述加壓子子步驟以后，加熱真空室的內部以通過熱粘接將所述基層的外周結合到所述彈性層的內周，并且將所述表面層進一步緊緊結合到所述彈性層。
16.如權利要求15所述的環形帶的制造方法，其中所述水袋的所述周邊由硅橡膠構成。
17.如權利要求2所述的環形帶的制造方法，其中所述彈性體是聚氨酯。
18.如權利要求1所述的環形帶的制造方法，其中所述環形帶是成像裝置用環形帶。
19.通過權利要求1所述的方法制造的環形帶。
20.成像裝置用環形帶，所述環形帶通過權利要求1所述的方法制造。
全文摘要
本發明提供一種環形帶，該帶具有至少三層的結構，中間層設置在最外層和底層之間，所述中間層由熱分解溫度低于最外層和底層中任一個的析出溫度的材料構成，還提供一種生產這種環形帶的方法。這里提供的環形帶具有高表面電阻率、優異的調色劑脫離性能、優異的無污染性、穩定的體積電阻率、表面層和彈性層之間優異的粘接等性能，不產生污染物有害的泄漏。還提供了制造這種環形帶的方法。
文檔編號G03G15/00GK101075120SQ20071012928
公開日2007年11月21日 申請日期2007年2月6日 優先權日2006年2月6日
發明者池田一秋 申請人:住友電工超效能高分子股份有限公司