專利名稱：陶瓷輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如作為對用于轉(zhuǎn)印裝置或圖像形成裝置等的熱定影裝置的夾持帶或定影帶進行導(dǎo)引的導(dǎo)引輥、其他的搬運輥、輔助輥、傳動輥、剝離輥、張緊輥、驅(qū)動輥而使用的陶瓷輥，尤其涉及一種減小輥的熱傳導(dǎo)性，并抑制被該輥導(dǎo)引的被導(dǎo)引體的熱損失，有助于節(jié)省熱能的陶瓷輥。
背景技術(shù)：
電子轉(zhuǎn)印裝置、激光打印機或傳真機等圖像形成裝置是一種如下所述的設(shè)備，在黑暗中均勻帶電的感光體表面投射光學(xué)圖像，在感光體表面形成對應(yīng)光學(xué)圖像的靜電潛像，然后在其表面上分散作為顯像劑的帶電微粒(調(diào)色劑)、靠靜電力附著在表面上對圖像進行顯像，并將帶有與上述微粒的電荷極性相反的電荷的印刷紙的表面重疊在該感光體表面上而將上述微粒轉(zhuǎn)印在紙面上，由定影輥(加熱輥)在加壓情況下對轉(zhuǎn)印在該紙面上的上述微粒進行加熱·熔融，而定影在紙面上，從而使圖像進行復(fù)制。
在電子轉(zhuǎn)印裝置、激光打印機或傳真機等圖像形成裝置中，使用熱定影裝置，其加熱熔融承載在紙張或樹脂片等圖像承載體上的調(diào)色劑像而使之定影在圖像承載體上。該熱定影裝置的基本構(gòu)成大致分為輥夾持方式與帶夾持方式。
該輥夾持方式，是在相互壓接的定影輥與加壓輥的壓接部，供給承載形成有調(diào)色劑像的圖像承載體，再在該圖像承載體上一邊加壓一邊加熱，而對調(diào)色劑像進行定影，而帶夾持方式，是在平行分隔設(shè)置的2個至多個纏掛輥上架設(shè)環(huán)狀的定影帶并且使加壓輥壓接在該定影帶的一部分，在其定影帶與加壓輥的壓接部上，供給承載形成有調(diào)色劑像的圖像承載體，在該圖像承載體上一邊加壓一邊由定影帶的熱能對調(diào)色劑像進行定影。
例如，作為現(xiàn)有公知的帶夾持方式的熱定影裝置的一例，如專利文獻1所公布。
專利文獻1日本特開平10-312132號公報(段落號0004～0006，圖4)在專利文獻1中，參照本申請的附圖7所示，從未圖示的轉(zhuǎn)印裝置送出的承載著調(diào)色劑像6的圖像承載體5，被供給到加熱輥1和與其圓周面相接觸的帶2之間的夾持部，并利用通過該夾持部時的加熱及加壓力將調(diào)色劑像定影在圖像承載體5的表面上。
該加熱輥1，為沿圖中的箭頭方向A驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的中空的筒狀體，在其內(nèi)部收容有作為熔融調(diào)色劑的加熱源的加熱器1a。帶2為纏繞在入側(cè)輥3及出側(cè)輥4上的環(huán)形帶，例如，在厚度約1mm的硅酮橡膠等耐熱性彈性體的表面形成有脫離性良好的氟等包覆層。
另外，上述入側(cè)輥3及出側(cè)輥4，均為金屬制的，為各自的旋轉(zhuǎn)軸線與加熱輥1的軸線平行地配置的托輥，帶2在與弧狀的中心角度相當?shù)姆秶鷥?nèi)可以接觸到加熱輥1的周面。而且，在該現(xiàn)有例中，在入側(cè)輥的內(nèi)部裝入有用于對帶進行加熱的加熱器7。
在這樣的帶夾持方式的熱定影裝置中，因為需要適當控制定影時的加熱溫度，所以分別配置檢測加熱輥1的表面溫度的輥側(cè)溫度傳感器8及檢測帶2的夾持面溫度的帶側(cè)溫度傳感器9，并且，設(shè)有作為對加熱輥1及帶2的夾持面進行加熱的熱源的加熱器7及1a，在該熱定影裝置工作時，通過上述加熱器及溫度傳感器的作用，進行控制而使加熱輥1及帶2的夾持面溫度達到預(yù)定的溫度。
但是，上述帶夾持方式的熱定影裝置中，由于現(xiàn)有的支撐環(huán)形的帶2的入側(cè)導(dǎo)引輥3及出側(cè)導(dǎo)引輥4均為金屬制的，所以這些導(dǎo)引輥等的熱傳導(dǎo)率高，從而其放熱作用也大。
從而，在將上述導(dǎo)引輥的加熱溫度維持在例如200℃時，因為常溫下加熱的金屬制導(dǎo)引輥的放熱量大，所以熱能的損失量也大，熱經(jīng)濟性差，節(jié)能效果差。
另外，如果與加熱輥1協(xié)同作用對圖像承載體5進行加壓·加熱的帶2的加熱溫度在設(shè)定溫度以下，則產(chǎn)生圖像承載體5上的調(diào)色劑的定影不良、不能得到高品質(zhì)的圖像定影，因此需要始終將加熱輥及帶導(dǎo)引輥預(yù)熱到預(yù)定溫度，該預(yù)熱(加熱)所需的熱量是不可缺少的。
到完成該預(yù)熱所需的熱量，也會影響到上述熱定影裝置的構(gòu)成部件、例如金屬制的導(dǎo)引輥的熱損失量(放熱量)，在要求節(jié)省熱能(省電)的目前狀況下，也要求上述導(dǎo)引輥具有優(yōu)越的隔熱性以減少熱損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題點而提出的，其目的在于提供一種能夠提高對例如用在電子轉(zhuǎn)印裝置、激光打印機、傳真機等圖像形成裝置上的帶夾持式熱定影裝置的加壓帶進行導(dǎo)引的導(dǎo)引輥等的隔熱性，抑制熱能的損失，進而提高節(jié)能效果的陶瓷輥。
本發(fā)明者，為了達成上述目的，經(jīng)過刻苦鉆研，終于發(fā)現(xiàn)了利用具有由低體積密度的陶瓷構(gòu)成的圓筒部層的陶瓷輥，能夠抑制熱能損失，進而提高節(jié)能效果的事實(第1發(fā)現(xiàn))。
并且，發(fā)現(xiàn)了通過在圓筒部層的圓周面上形成溝槽或凹凸，能夠抑制熱能損失，進而提高節(jié)能效果的事實(第2發(fā)現(xiàn))。
另外，發(fā)現(xiàn)了通過將圓筒部層形成具有中空軸孔的圓筒形狀，能夠抑制熱能損失，進而提高節(jié)能效果的事實(第3發(fā)現(xiàn))。
具體地，由下述方案達成上述目的。
(第1發(fā)明)本發(fā)明的第1方案(第1發(fā)明)，主要是基于第1發(fā)現(xiàn)做出的，構(gòu)成如下。
一種陶瓷輥，在從中心側(cè)起依次包含軸芯、圓筒部層及表面包覆層的輥中，其特征在于圓筒部層的至少一部分，由以100質(zhì)量份的無機粘合劑、0～500質(zhì)量份的耐熱性無機材料為主成分，且體積密度為0.2～1.5g/cm3的低體積密度陶瓷構(gòu)成。
通過這樣的構(gòu)成，能夠抑制從陶瓷輥的熱能損失，進而提高節(jié)能效果。
另外，因為在圓筒部層的表面設(shè)有表面包覆層，所以即使在其圓筒部層使用易產(chǎn)生損傷的多孔陶瓷作為低體積陶瓷的情況下，也可將多孔陶瓷的損傷或龜裂防范于未然，可以提供耐久性優(yōu)越的陶瓷輥。
并且，因為作為圓筒部層，形成由低體積密度陶瓷構(gòu)成的層，所以向被導(dǎo)引體的熱傳導(dǎo)性少，進一步提高隔熱效果。
在本第1發(fā)明中，優(yōu)選圓筒部層由每單位體積的熱容量為1×10-4～1.5×10-3KJ/(K·cm3)的低熱容量陶瓷構(gòu)成。
在本第1發(fā)明中，優(yōu)選圓筒部層的熱傳導(dǎo)率為0.03～1.0W/(m·K)。
在本第1發(fā)明中，也可在圓筒部層的圓周面上形成有溝槽或凹凸。
通過這樣的構(gòu)成，陶瓷輥與被導(dǎo)引體的接觸面積變少，可抑制被導(dǎo)引體與陶瓷輥之間的熱傳導(dǎo)。其結(jié)果，抑制由被導(dǎo)引體吸收的熱量。
在本第1發(fā)明中，也可在圓筒部層形成收容軸芯的中空的軸孔，并在軸孔兩端部內(nèi)，以使各自的支軸的前端部突出到圓筒部層的外部的方式固定其另一端部，使軸孔內(nèi)的兩支軸端之間成為中空部。
通過這樣的構(gòu)成，利用中空部的空氣，能夠大幅度地減少陶瓷輥的熱容量，據(jù)此能夠有助于節(jié)省熱能。
在本第1發(fā)明中，也可表面包覆層由氟樹脂構(gòu)成。另外，這時，優(yōu)選氟樹脂由PFA樹脂管構(gòu)成。
通過這樣的構(gòu)成，通過在制造時在管中插入形成圓筒部層的陶瓷后，進行加熱處理，能夠比較容易地形成表面包覆層。其結(jié)果，能夠高效率地制造陶瓷。
在本第1發(fā)明中，也可表面包覆層被玻璃層所包覆。
通過這樣的構(gòu)成，能夠形成進一步提高耐熱性，且表面平滑性優(yōu)越的表面包覆層。
在本第1發(fā)明中，優(yōu)選陶瓷輥使用在定影裝置上，尤其優(yōu)選使用在定影裝置的非加壓部上。
這里，在本發(fā)明中，所謂在定影裝置的非加壓部使用的輥，是指用于將調(diào)色劑定影在紙上的無需大的壓力的搬運輥、輔助輥、傳送輥、剝離輥等輥，即與定影輥對向配置的輥、所謂加壓輥以外的輥。
這樣的非加壓部，因為無需多么大的強度，所以能夠進一步使圓筒部層低體積化，能夠提供最大限度地體現(xiàn)低體積密度陶瓷的長處的陶瓷輥。
(第2發(fā)明)本發(fā)明的第2方案(第2發(fā)明)，主要是基于第2發(fā)現(xiàn)做出的，構(gòu)成如下。
一種陶瓷輥，其特征在于在軸芯的除兩端部之外的軸圓周面上形成具有圓周面的圓筒部層，并在該圓筒部層的圓周面上形成溝槽或凹凸，并且在該圓筒部層的圓周面上形成表面包覆層。
通過這樣的構(gòu)成，陶瓷輥與被導(dǎo)引體的接觸面積變少，可抑制被導(dǎo)引體與陶瓷輥之間的熱傳導(dǎo)。其結(jié)果，抑制由被導(dǎo)引體吸收的熱量。
在本第2發(fā)明中，優(yōu)選圓筒部層的至少一部分，由以100質(zhì)量份的無機粘合劑、0～500質(zhì)量份的耐熱性無機材料為主成分，且體積密度為0.2～1.5g/cm3的低體積密度陶瓷構(gòu)成。
在本第2發(fā)明中，也可圓筒部層由每單位體積的熱容量為1×10-4～1.5×10-3KJ/(K·cm3)的低熱容量陶瓷構(gòu)成。
通過這樣的構(gòu)成，因為作為圓筒部層形成由低體積密度陶瓷構(gòu)成的層，所以向被導(dǎo)引體的熱傳導(dǎo)性少，進一步提高隔熱效果。
在本第2發(fā)明中，優(yōu)選圓筒部層的熱傳導(dǎo)率為0.03～1.0W/(m·K)。
通過這樣的構(gòu)成，利用圓筒部層的材質(zhì)的特征之一的熱傳導(dǎo)率與形成于外周面的溝槽或凹凸的相乘作用，進一步抑制陶瓷輥與被其導(dǎo)引的被導(dǎo)引體之間的熱傳導(dǎo)。其結(jié)果，抑制由被導(dǎo)引體吸收的熱量。
另外，因為在圓筒部層的表面設(shè)有表面包覆層，所以即使是在其圓筒部層使用易產(chǎn)生損傷的多孔陶瓷作為低體積陶瓷的情況下，也可將多孔陶瓷的損傷或龜裂防范于未然，可以提供耐久性優(yōu)越的陶瓷輥。
在本第2發(fā)明中，也可在圓筒部層上形成收容軸芯的中空的軸孔，并在軸孔兩端部內(nèi)，使各自的支軸的前端部突出到圓筒部層的外部并固定其另一端部，使軸孔內(nèi)的兩支軸端之間成為中空部。
通過這樣的構(gòu)成，利用中空部的空氣，能夠大幅度地減少陶瓷輥的熱容量，據(jù)此能夠有助于節(jié)省熱能。
在本第2發(fā)明中，也可表面包覆層由氟樹脂構(gòu)成。另外，這時，優(yōu)選氟樹脂由PFA樹脂管構(gòu)成。
通過這樣的構(gòu)成，通過在制造時在管中插入形成圓筒部層的陶瓷后，進行加熱處理，能夠比較容易地形成表面包覆層。其結(jié)果，能夠高效地制造陶瓷輥。
在本第2發(fā)明中，也可表面包覆層被玻璃層所包覆。通過這樣的構(gòu)成，能夠形成進一步提高耐熱性，且表面平滑性優(yōu)越的表面包覆層。
在本第2發(fā)明中，陶瓷輥優(yōu)選使用在定影裝置上，尤其，在使用在定影裝置的非加壓部上時，能夠提供最大限度地體現(xiàn)低體積密度陶瓷的長處的陶瓷輥。
(第3發(fā)明)本發(fā)明的第3方案(第3發(fā)明)，主要是基于第3發(fā)現(xiàn)做出的，構(gòu)成如下。
一種陶瓷輥，其特征在于形成具有中空的軸孔的圓筒形狀的圓筒部層，并在該圓筒部層的軸孔兩端部內(nèi)，使作為軸芯的一對支軸的前端部突出到圓筒部層的外部并將其另一端部固定在圓筒部層，使上述軸孔內(nèi)的兩支軸端之間成為中空部，并且，在其圓筒部層的外周面上形成表面包覆層。
通過這樣的構(gòu)成，形成圓筒形狀的圓筒部層，利用中空部的空氣，能夠大幅度地減少陶瓷輥的熱容量，據(jù)此能夠有助于節(jié)省熱能。
在本第3發(fā)明中，優(yōu)選圓筒部層的至少一部分，由以100質(zhì)量份的無機粘合劑、0～500質(zhì)量份的耐熱性無機材料為主成分，且體積密度為0.2～1.5g/cm3的低體積密度陶瓷構(gòu)成。
通過這樣的構(gòu)成，因為作為圓筒部層形成由低體積密度陶瓷構(gòu)成的層，所以相對于被導(dǎo)引體的熱傳導(dǎo)性少，進一步提高隔熱效果。
在本第3發(fā)明中，也可圓筒部層由每單位體積的熱容量為1×10-4～1.5×10-3KJ/(K·cm3)的低熱容量陶瓷構(gòu)成。
在本第3發(fā)明中，優(yōu)選圓筒部層的熱傳導(dǎo)率為0.03～1.0W/(m·K)。
通過這樣的構(gòu)成，利用作為圓筒部層的材質(zhì)的特征的熱容或者/以及熱傳導(dǎo)率與形成在外周面的溝槽或凹凸的相乘作用，進一步抑制陶瓷輥與被其導(dǎo)引的被導(dǎo)引體之間的熱傳導(dǎo)。其結(jié)果，抑制由被導(dǎo)引體吸收的熱量。
另外，因為在圓筒部層的表面設(shè)有表面包覆層，所以即使是在其圓筒部層使用易產(chǎn)生損傷的多孔陶瓷作為低體積陶瓷的情況下，也可將多孔陶瓷的損傷或龜裂防范于未然，可以提供耐久性優(yōu)越的陶瓷輥。
在本第3發(fā)明中，也可表面包覆層由氟樹脂構(gòu)成。另外，這時，優(yōu)選氟樹脂由PFA樹脂管構(gòu)成。
通過這樣的構(gòu)成，通過在制造時在管中插入形成圓筒部層的陶瓷后，進行加熱處理，能夠比較容易地形成表面包覆層。其結(jié)果，能夠高效地制造陶瓷輥。
在本第3發(fā)明中，也可表面包覆層被玻璃層所包覆。
通過這樣的構(gòu)成，能夠形成進一步提高耐熱性，且表面平滑性優(yōu)越的表面包覆層。
在本第3發(fā)明中，陶瓷輥優(yōu)選使用在定影裝置上，尤其，在使用在定影裝置的非加壓部上時，能夠提供最大限度地體現(xiàn)低體積密度陶瓷的長處的陶瓷輥。


圖1是在實施例2中制造出的陶瓷輥的剖面結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖2是表示由本第2發(fā)明制得的陶瓷輥的實施方式的縱剖視圖。
圖3是表示由本第2發(fā)明制得的陶瓷輥的另一實施方式的縱剖視圖。
圖4是表示由本第3發(fā)明制得的陶瓷輥的實施方式的橫剖視圖。
圖5是表示由本第3發(fā)明制得的陶瓷輥的實施方式的中央部縱剖視圖。
圖6是在實施例2中制造出的陶瓷輥的剖面結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖7是現(xiàn)有的帶夾持式定影裝置的說明圖。
圖中11-陶瓷輥，12-支軸，13-圓筒部層，14-凹槽，15-表面包覆層，16-軸孔，18-支軸部件，20-陶瓷輥，21-軸芯，22-軸芯側(cè)圓筒部層，23-外周側(cè)圓筒部層，24-表面包覆層。
具體的實施方式以下，對由本第1發(fā)明制得的陶瓷輥的實施方式進行說明。
輥，通常從中心側(cè)依次由軸芯、圓筒部層及表面被包覆層構(gòu)成。本發(fā)明的陶瓷輥的上述圓筒部層的至少一部分由低體積密度陶瓷構(gòu)成。
上述軸芯雖然可以使用公知的軸芯，但是通常使用鐵、不銹鋼、鋁、銅、黃銅等金屬制的軸芯。另外，上述低體積密度陶瓷構(gòu)成上述圓筒部層的一部分，是在本發(fā)明的陶瓷輥中最有特征的層。上述圓筒部層中的上述低體積密度陶瓷以外的部分并未特別限制，例如可以為非低體積密度陶瓷或氣孔含有量較少的陶瓷，或者也可以由鐵、不銹鋼、鋁、銅、黃銅等金屬制成。但是，優(yōu)選圓筒部層的整個層由上述低體積密度的陶瓷構(gòu)成。
構(gòu)成上述圓筒部層的低體積密度陶瓷，以無機粘合劑與耐熱性無機材料為主成分，通常由100質(zhì)量份的無機粘合劑與0～500質(zhì)量份的耐熱性無機材料構(gòu)成。
構(gòu)成上述低體積密度陶瓷的無機粘合劑，是在后述的作為陶瓷制造工序的一部分的燒結(jié)工序中自身成為陶瓷成分且可相互牢固連結(jié)上述無機材料的材料，作為所述無機粘合劑并未特別限制，但是例如可列舉出玻璃粉、膠態(tài)氧化硅、氧化鋁溶膠、氧化硅溶膠、硅酸溶膠、二氧化鈦溶膠、硅酸鋰、水玻璃等。鎳氫，也可以將二種以上組合使用。
構(gòu)成上述低體積密度陶瓷的耐熱性無機材料，是指在后述的作為陶瓷制造工序的一部分的混煉工序～燒結(jié)工序之間，實質(zhì)上不熔融變形的纖維狀或粒子狀的材料。此外，對于上述纖維狀與粒子狀的區(qū)分，在JIS-L0204中，規(guī)定纖維稱為與粗細相比具有充分的長度、細并易彎曲的材料，但是由于纖維與粒子不能嚴格地區(qū)分開，所以在本申請發(fā)明中纖維與粒子并未嚴格地區(qū)分，而合起來稱為耐熱性無機材料，但適當?shù)厥褂美w維狀與粒子狀的表述。
作為上述的纖維狀的耐熱性無機材料，可列舉出通常為纖維狀的材料，例如，硅酸鋁纖維、氧化鋁纖維、溫石棉(纖蛇紋石)、碳纖維、玻璃纖維、渣棉、氧化硅纖維、氧化鋯纖維、石膏晶須(單晶體短纖維)、碳化硅纖維、鈦酸鉀晶須、硼酸鋁晶須、高硅酸纖維、熔融氧化硅纖維、巖石棉等。并且，也可以這些二種以上組合使用。
作為上述粒子狀耐熱性無機材料，可列舉出例如，粘土、碳酸鈣、滑石、氧化硅、鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋯、二氧化鈦、海泡石、高嶺土、沸石、氮化硅、氮化鋁、鋁硼硅酸鹽、硅酸鋁、多孔碳等粒子狀材料。作為粒子狀耐熱性無機材料也可以使用中空陶瓷、玻璃中空球等中空材料。并且，也可以這些二種以上組合使用。
上述纖維狀耐熱性無機材料的長度(或粒子狀耐熱性無機材料的長徑)，并未特別限定，但是考慮水中的分散性、擠出成形性等優(yōu)選3mm以下的。另外，纖維狀耐熱性無機材料的直徑及粒子狀材料的直徑，為了進一步減小制品陶瓷輥的內(nèi)部熱容量，而優(yōu)選稍粗的，例如優(yōu)選1～15μm的。另外，同樣為了進一步減小內(nèi)部熱容量，而更優(yōu)選使用內(nèi)部具有氣孔的中空的纖維狀及/或粒子狀的耐熱性無機材料。
雖然上述耐熱性無機材料并不是必須成分，但是為了耐熱性及強度提高而優(yōu)選并用。所述耐熱性無機材料的使用量雖然相對于100質(zhì)量份的無機粘合劑為0～500質(zhì)量份，但是優(yōu)選100～300質(zhì)量份。當使用量超過500質(zhì)量份時，得到的低體積密度陶瓷制的強度不夠。
作為上述的圓筒部層的低體積密度陶瓷，其體積密度通常為0.2～1.5g/cm3，優(yōu)選0.2～1.0g/cm3，其熱容量為1×10-4～1.5×10-3KJ/(K·cm3)，熱傳導(dǎo)率為0.03～1.0W/(m·K)、優(yōu)選為0.03～0.58W/(m·K)。并且，上述圓筒部層也可由不同的熱容量的陶瓷層構(gòu)成。例如，靠近外周面的部分可設(shè)成熱容量比其內(nèi)部較低的陶瓷層。
以下，對構(gòu)成上述圓筒部層的低體積密度陶瓷的制造方法進行說明。通常將由在混合物中加水而調(diào)制水系混合物的混煉工序得到的混合物，經(jīng)包括成形工序、干燥工序、燒結(jié)工序的工序而制造上述低體積密度陶瓷。其中，該混合物以除了上述無機粘合劑及耐熱性無機材料外，還具有的有機粘合劑、根據(jù)需要進一步具有的耐水性有機材料為主成分。
上述有機粘合劑是為了對在成形原料混合物的步驟中的混合物的可塑性的調(diào)節(jié)、提高強度等的使用性進行改良而根據(jù)需要使用的，也通常包括稱為增稠劑的物質(zhì)。該成分在燒結(jié)工序中被燒盡。
作為上述有機粘合劑，例如，可列舉出，甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙烯醇、酚醛樹脂、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸鈉、丙烯酸樹脂、醋酸乙烯樹脂、聚乙烯醇樹脂、環(huán)氧樹脂、玉米淀粉等。并且，也可以這些二種以上組合使用。
上述有機粘合劑的使用量，相對于100質(zhì)量份的無機粘合劑，通常為2～100質(zhì)量份，優(yōu)選10～50質(zhì)量份、更優(yōu)選15～25質(zhì)量份。在不足2質(zhì)量份時，在使用時不能得到成形所必需的可塑性，在超過100質(zhì)量份時，不必要的有機成分變多，脫脂性降低，因此不利于實現(xiàn)最初的目的。
另外，上述耐水性有機材料，是為了成形性及增加實現(xiàn)目的的低體積密度陶瓷的內(nèi)部氣孔率而使用的，使用能夠在混煉工序～干燥工序之間保持其形狀的耐水性的材料。在上述工序中，上述材料所占的空間在燒結(jié)工序中被燒盡而形成氣孔殘存。
作為所述的耐水性有機材料，并未特別地限定，但是，例如可列舉出聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂、苯酚樹脂等耐水性合成樹脂、木材、竹材、及其他的天然有機物等，形狀為纖維狀或粒子狀均可。作為這些材料也能夠適用于內(nèi)部發(fā)泡的材料。另外，也可以這些二種以上組合使用。
對于上述耐水性有機材料的纖維狀與粒子狀的區(qū)分與上述無機材料的情況相同。所述材料的纖維狀物的直徑及粒子狀物的直徑，通常為1～2000μm的范圍，優(yōu)選5～1000μm，更優(yōu)選100～500μm。
上述耐水性有機材料的使用量，考慮實現(xiàn)目的的多孔體的目標的內(nèi)部氣孔率根據(jù)需要適當決定，相對100質(zhì)量份的無機粘合劑，通常0～300質(zhì)量份、優(yōu)選0～150質(zhì)量份，更優(yōu)選0～100質(zhì)量份。在上述耐水性有機材料的使用量超過300質(zhì)量份時，低體積密度陶瓷的強度明顯降低，不能實現(xiàn)本申請發(fā)明的目的。但是，耐水性有機材料的使用量要受到與無機材料的使用量的關(guān)系的限制，耐水性有機材料與無機材料的合計量優(yōu)選相對100質(zhì)量份的無機粘合劑為0～500質(zhì)量份的范圍。
上述的混煉工序，是將上述耐熱性無機材料、無機粘合劑、有機粘合劑、耐水性有機材料、及其他的添加物的預(yù)定量與水混合，并將這些混合物形成均勻的水系懸濁液或水系塑性物的工序。在上述的混煉工序中使用的水的量，雖然適當?shù)卣{(diào)整，以使混合物適合作為后面工序的成形工序，但是相對上述各固態(tài)成分的全部質(zhì)量大致為50～200質(zhì)量％。
作為所述混煉工序中使用的混煉裝置，可以使用公知的裝置，例如，可列舉出加壓型捏和機、雙臂型捏和機、高速攪拌機、蝶形攪拌機。
上述成形工序，是使用上述混合物形成輥的圓筒部層的形狀的工序，使用上述混合物，利用構(gòu)成殘存有中空部的形狀的模具、或在該中空部配置軸芯，例如可通過擠壓成形法、沖壓成形法、濕式成形法等方法得到中空的或與軸芯一體的圓筒狀的成形體。
上述干燥工序，是在進行后述的燒結(jié)工序之前，通常、在常溫或加熱溫度下干燥，除去水分并且使成形體硬化確定其形狀的工序。上述加熱溫度通常為200℃以下，優(yōu)選在水分可穩(wěn)定且容易蒸發(fā)的105℃左右進行。另外，干燥時間可根據(jù)成形體的形狀、加熱溫度而變化，但通常為0.5～12小時左右。
上述的燒結(jié)工序，優(yōu)選分為預(yù)燒結(jié)步驟與最終燒結(jié)步驟進行。上述預(yù)燒結(jié)步驟，通常在大氣中進行，為防止在后步驟的高溫的最終燒結(jié)步驟中由于粒子狀有機物的急劇消失而產(chǎn)生龜裂等而進行，通常在150～400℃下進行。另外，預(yù)燒結(jié)時間根據(jù)成形體的形狀、加熱溫度而變化，但通常為12～72小時左右。
上述最終燒結(jié)步驟，是通常在400～1000℃的高溫下進行，使殘存的粒子狀的有機物、有機粘合劑完全消失，并且使無機粘合劑熔融、使整體一體化的步驟。最終燒結(jié)步驟的加熱時間根據(jù)成形體的形狀、加熱溫度、使用材料成分、配合比等而變化，但是通常為0.5～24小時左右。
如上所述，在燒結(jié)工序中上述混合物的成形體中耐水性有機材料、有機粘合劑及其他的有機成分完全燒盡，無機粘合劑熱熔融，得到與耐熱性無機材料一體化實質(zhì)上只由無機成分構(gòu)成的燒結(jié)體即低體積密度陶瓷。在上述低體積密度陶瓷中根據(jù)需要可在外周面形成表面被膜及進行其他的二次加工。
作為上述的二次加工，例如可列舉，在筒狀部層的外周表面包覆PFA樹脂的薄膜等氟樹脂層、或在表面包覆玻璃層等無機層。
作為將上述氟樹脂層包覆在表面的方法，可列舉出根據(jù)需要在圓筒體表面涂敷粘接劑后，將熱收縮性的筒狀的薄膜包覆在輥體上，加熱使之熱收縮而緊密包覆在表面上的方法、或者使管熱熔接的方法、在利用噴涂、靜電噴塑、刮涂等涂敷形成被膜的氟樹脂液后，加熱干燥而成膜的方法。
作為上述熱收縮性的氟樹脂，適合使用PFA(全氟烴基乙烯酯共聚樹脂)、PTFE(聚四氟乙烯)、PEP(四氟化乙烯六氟化丙烯共聚樹脂)等含氟樹脂，但是其中基于耐熱性與加工性方面的考量，PFA最適合。
在上述氟樹脂層使用管進行包覆的情況下，其熱收縮后的厚度通常為5～500μm左右、優(yōu)選20～100μm。在厚度不足5μm時，有可能由定影輥的變形而產(chǎn)生褶皺，另外，在超過500μm時費用增大不利于經(jīng)濟性。另外，在由涂敷方法進行涂敷時，100μm以下就足夠了，從耐久性及加工精度的觀點上看30～50μm左右的范圍是實用的。
另外，在涂敷了上述氟樹脂液后，加熱干燥而成膜的方法，也可以采用現(xiàn)有公知的任意方法，但是作為上述涂敷方法例如可列舉出刷涂、浸涂法、噴涂法、滾涂法、棒涂法、旋轉(zhuǎn)涂法等，在異形或尺寸小的情況下手涂等方法是實用的。
另外，上述的玻璃層包覆表面的方法，作為涂敷方式可列舉出噴涂、靜電噴塑、刮涂等方法。
如上述那樣得到的本發(fā)明的陶瓷輥，由于體積密度小、熱容量及熱傳導(dǎo)率小，所以隔熱性方面優(yōu)越而適用于需要的用途，但是，另一方面，由于與金屬或彈性橡膠相比耐壓性小，故在定影裝置中使用時，可作為承受大的壓力的定影輥及加壓輥以外的非加壓部用途的輥使用。作為可使用所述非加壓部輥的用途，可稱為多種名稱，例如，可列舉出搬運輥、輔助輥、傳送輥、剝離輥、張緊輥、驅(qū)動輥、導(dǎo)引輥等。
以下，參照附圖對本第2發(fā)明的陶瓷輥的實施方式進行詳細地說明。
圖1表示由本第2發(fā)明制造出的陶瓷輥的橫剖面圖；圖2表示其縱剖視圖；圖3表示表示本發(fā)明的其它實施例的陶瓷輥的縱剖視圖。
在圖1及圖2中，本實施例的陶瓷輥11，例如為有利于對構(gòu)成圖像形成裝置的帶夾持式定影裝置的環(huán)形帶進行導(dǎo)引的陶瓷輥，該陶瓷輥的構(gòu)成為，形成作為軸芯的金屬制的支軸12、和將該支軸12的兩端部作為軸承部、在殘存的其他部分上以預(yù)定的壁厚與支軸12一體層疊構(gòu)成的圓筒部層13，并且，在其圓筒部層13的表面形成用于減少與上述夾持帶的接觸面積的構(gòu)成凹凸的多個凹槽14，并且，在其圓筒部層13的表面形成用于保護其圓筒部層13免受損傷的表面包覆層15。
金屬制的支軸12，可以由極普遍使用的鐵、不銹鋼、黃銅、等金屬形成，其粗細設(shè)定成作為支軸有效的適當?shù)某叽?。另外，在該支軸的表面上也可以為了提高與圓筒部層13的粘接強度而例如施加粗面加工等。
上述圓筒部層13，為多孔的陶瓷，該多孔陶瓷，通過對通常以100質(zhì)量份的無機質(zhì)粘合劑、0～500質(zhì)量份的耐熱性無機材料為主成分，可形成內(nèi)部氣孔率為40～90％的氣孔的混合物進行燒結(jié)而形成。
上述無機粘合劑，在圓筒部層13的燒結(jié)工序中自身成為陶瓷成分且可相互牢固連結(jié)上述無機材料的材料，作為所述無機粘合劑并未特別限制，例如可列舉出玻璃粉、膠態(tài)氧化硅、氧化鋁溶膠、氧化硅溶膠、硅酸溶膠、二氧化鈦溶膠、硅酸鋰、水玻璃等。并且也可以將二種以上組合使用。
上述耐熱性無機材料，是指作為圓筒部層的成形工序的一部分的混煉工序～燒結(jié)工序之間，實質(zhì)上不熔融變形的纖維狀或粒子狀的材料。此外，對于上述纖維狀與粒子狀的區(qū)分，在JIS-L0204中，規(guī)定纖維稱為與粗細相比具有充分的長度、細并易彎曲的材料，但是由于纖維與粒子不能嚴格地區(qū)分開，所以在本申請發(fā)明中纖維與粒子并未嚴格地區(qū)分，而合起來稱為耐熱性無機材料，但適當?shù)厥褂美w維狀與粒子狀的表現(xiàn)。
另外，作為纖維狀的耐熱性無機材料，可列舉出例如，硅酸鋁纖維、氧化鋁纖維、溫石棉(纖蛇紋石)、玻璃纖維、渣棉、氧化硅纖維、氧化鋯纖維、石膏晶須、碳化硅纖維、鈦酸鉀晶須、硼酸鋁晶須、高硅酸纖維、熔融氧化硅纖維、巖石棉等，通常被稱為纖維狀的材料。并且也可以這些二種以上組合使用。
作為上述粒子狀耐熱性無機材料，可列舉出例如，粘土、碳酸鈣、滑石、氧化硅、鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋯、二氧化鈦、海泡石、高嶺土、沸石、氮化硅、氮化鋁、鋁硼硅酸鹽、硅酸鋁等粒子狀材料。并且，也可以這些二種以上組合使用。
雖然上述耐熱性無機材料并不是必須成分，但是為了耐熱性及強度提高而優(yōu)選并用。所述耐熱性無機材料的使用量雖然相對于100質(zhì)量份的無機粘合劑為0～500質(zhì)量份，但優(yōu)選100～300質(zhì)量份。當使用量超過500質(zhì)量份時，得到的低體積密度陶瓷制的強度不夠。
作為上述的圓筒部層的低體積密度陶瓷，使用體積密度為0.2～1.5g/cm3的低體積密度陶瓷。優(yōu)選為0.2～1.0g/cm3，其熱容量為1×10-4～1.5×10-3KJ/(K·cm3)。
因此要想使用上述混合物在支軸12的周圍成形由多孔陶瓷構(gòu)成的圓筒部層13，首先，使用擠出成型機或加壓成型機等在支軸12的周圍作成均勻的厚度并在軸方向平行、且以沿周方向大致以均勻的間隔模仿凹槽14的混合物成形體。
該實施方式的在混合物成形體成形時成形的凹槽14，是為了減少與導(dǎo)引對接在陶瓷輥表面(圓周面)上的帶的接觸面積而設(shè)置的，因此希望凹槽14的面積相對于該陶瓷輥的表面積的比例越大越好，但是若其凹槽面積大到需要以上，則易產(chǎn)生形成在各槽間的凸部的強度降低或?qū)虼蚧?，因此考慮到這方面而適當設(shè)置溝槽或凹凸形狀及其數(shù)量。另外，在該實施方式中，與軸方向平行地形成凹槽14，但是并不限于此，例如也可以在其軸方向形成多個圓周方向的溝槽，或者在其圓周面上形成滾花形狀的無數(shù)個凹凸。
接著，將該燒結(jié)體引導(dǎo)到燒結(jié)工序進行燒結(jié)，但是，該燒結(jié)最好優(yōu)選分為預(yù)燒結(jié)步驟與最終燒結(jié)工序進行。上述預(yù)燒結(jié)步驟，通常在大氣中進行，而防止在后步驟的高溫的最終燒結(jié)步驟中由于粒子狀有機物的急劇消失而產(chǎn)生龜裂等而進行，通常在150～400℃下進行。另外，預(yù)燒結(jié)時間根據(jù)成形體的形狀、加熱溫度而變化，但通常為12～72小時左右。
上述最終燒結(jié)步驟，是通常在400～1000℃的高溫下進行，使殘存的粒子狀的有機物、有機粘合劑完全消失，并且使無機材料熔融整體一體化的步驟。最終燒結(jié)步驟的加熱時間根據(jù)成形體的形狀、加熱溫度、使用材料成分、配合比等而變化，但是通常為0.5～24小時左右。
如上所述，在燒結(jié)工序上述混合物的成形體中耐水性有機材料、有機粘合劑及其他的有機成分完全燒盡，無機粘合劑熱熔融，得到與耐熱性無機材料一體化實質(zhì)上只由無機成分構(gòu)成、具有隔熱性、并且在圓周面上具有凹槽14的燒結(jié)體即與支軸12一體形成多孔陶瓷層。
此外，該多孔陶瓷層，是為提高陶瓷輥11的隔熱性而形成的，因此，可以在不損害該多孔陶瓷的強度的范圍內(nèi)提高氣孔率、提高隔熱作用，或者，利用能夠使氣孔率不同的各種混合物，形成由多層構(gòu)成的多孔陶瓷層，由其氣孔率少的多孔陶瓷層加強圓筒部層13的強度。
在如此形成的多孔陶瓷層的表面(圓周面)上設(shè)置保護該多孔陶瓷層免受沖擊等的表面包覆層15，但是作為該表面包覆層15形成方法，如圖2所示，也可以將預(yù)形成的氟系熱收縮管覆蓋在多孔陶瓷層的表面，另外，如圖3所示，也可以例如采用浸漬涂敷法、噴涂法等在多孔陶瓷層表面涂敷以玻璃等無機粉末為主成分的溶劑。
上述氟系熱收縮性管，適合使用例如PFA(全氟烴基乙烯酯共聚樹脂)、PTFE(聚四氟乙烯)、PEP(四氟化乙烯六氟化丙烯共聚樹脂)等氟系耐熱性樹脂，但是其中基于耐熱性與加工性方面的考量，PFA最適合。
上述氟系熱收縮性管的厚度，考慮到其包覆作業(yè)時的作業(yè)性及強度等方面，30～500μm有效、優(yōu)選大致50～150μm。另外，在上述基于涂敷的表面包覆層的成形中，其層厚為10～100μm有效，優(yōu)選30～80μm。
此外，在將上述氟系熱收縮管包覆在多孔陶瓷層的表面時，利用其氟系熱收縮管的熱收縮力使之緊密粘接在多孔陶瓷層的表面，但是該粘接力不足時，也可以使用適當粘接材料進行補強。
這樣，根據(jù)上述的陶瓷輥，在其圓筒部層的表面形成有用于減少與被導(dǎo)引體的接觸面積的凹槽或凹凸，因此，熱傳導(dǎo)性小，隔熱效果優(yōu)越。
另外，因為在其圓筒部層的表面設(shè)置表面包覆層，所以也能夠?qū)A筒部層的損傷防范于未然，提高陶瓷輥的耐久性。
以下，參照附圖對本第3發(fā)明的陶瓷輥的實施方式進行詳細地說明。
圖4是表示由本第3發(fā)明制得的陶瓷輥的實施方式的橫剖視圖；圖5是表示其中央部縱剖視圖。
在圖4及圖5中，本實施例的陶瓷輥11，例如為有利于對構(gòu)成圖像形成裝置的帶夾持式定影裝置的環(huán)形帶進行導(dǎo)引的陶瓷輥，該陶瓷輥11由形成有與軸芯方向平行的軸孔16的圓筒形狀的隔熱體13、作為與其圓筒部層13一體設(shè)置的軸芯的一對金屬制的支軸部件18及表面包覆層15構(gòu)成，該支軸部件18一端部固定在上述軸孔16的兩端開孔部內(nèi)，且其另一端部從圓筒部層13的兩端部突出；該表面包覆層15設(shè)置在該圓筒部層13的表面，用于保護其圓筒部層13免受損傷。
從而，上述構(gòu)成的陶瓷輥11的內(nèi)部、即形成于圓筒形狀的圓筒部層13上的軸孔16的內(nèi)部，形成其兩端由支軸部件18的內(nèi)端部封閉的中空部。
上述金屬制的支軸部18可以由極普遍使用的鐵、不銹鋼、黃銅、等金屬或PPS、氟系樹脂等耐熱性樹脂形成，其粗細設(shè)定成作為支軸有效的適當?shù)某叽?。另外，在該支軸的表面上也可以為了提高與圓筒部層13的粘接強度而例如施加粗面加工等。
上述圓筒部層13，為多孔的陶瓷，該多孔陶瓷，通過對通常以100質(zhì)量份的無機質(zhì)粘接劑、0～500質(zhì)量份的耐熱性無機材料為主成分、可形成有內(nèi)部氣孔率為40～90％的氣孔的混合物進行燒結(jié)形成。
上述無機粘合劑，為在圓筒部層13的燒結(jié)工序中自身成為陶瓷成分且可相互牢固連結(jié)上述無機材料的材料，作為所述無機粘合劑并未特別限制，例如可列舉出玻璃粉、膠態(tài)氧化硅、氧化鋁溶膠、氧化硅溶膠、硅酸溶膠、二氧化鈦溶膠、硅酸鋰、水玻璃等。并且，也可以二種以上組合使用。
上述耐熱性無機材料，是指作為圓筒部層13的成形工序的一部分的混煉工序～燒結(jié)工序之間，實質(zhì)上不熔融變形的纖維狀或粒子狀的材料。此外，對于上述纖維狀與粒子狀的區(qū)分，在JIS-L0204中，規(guī)定纖維稱為與粗細相比具有充分的長度、細并易彎曲的材料，但是由于纖維與粒子不能嚴格地區(qū)分開，所以在本申請發(fā)明中纖維與粒子并未嚴格地區(qū)分，而合起來稱為耐熱性無機材料，但適當?shù)厥褂美w維狀與粒子狀的表述。
另外，作為纖維狀的耐熱性無機材料，可列舉出例如，硅酸鋁纖維、氧化鋁纖維、溫石棉(纖蛇紋石)、玻璃纖維、渣棉、氧化硅纖維、氧化鋯纖維、石膏晶須、碳化硅纖維、鈦酸鉀晶須、硼酸鋁晶須、高硅酸纖維、熔融氧化硅纖維、巖石棉等，通常被稱為纖維狀的材料。并且，也可以這些二種以上組合使用。
作為上述粒子狀耐熱性無機材料，可列舉出例如，粘土、碳酸鈣、滑石、氧化硅、鋁、氧化鎂、氧化鈣、氧化鋯、二氧化鈦、海泡石、高嶺土、沸石、氮化硅、氮化鋁、鋁硼硅酸鹽、硅酸鋁等粒子狀材料。并且，也可以這些二種以上組合使用。
雖然上述耐熱性無機材料并不是必須成分，但是為了耐熱性及強度提高而優(yōu)選并用。所述耐熱性無機材料的使用量雖然相對于100質(zhì)量份的無機粘合劑為0～500質(zhì)量份，但優(yōu)選100～300質(zhì)量份。當使用量超過500質(zhì)量份時，得到的低體積密度陶瓷制的強度不夠。
作為上述的圓筒部層的低體積密度陶瓷，使用體積密度為0.2～1.5g/cm3的低體積密度陶瓷。優(yōu)選體積密度為0.2～1.0g/cm3，其熱容量為1×10-4～1.5×10-3KJ/(K·cm3)的低體積密度陶瓷。
因此要想使用上述混合物成形由多孔陶瓷構(gòu)成的圓筒狀的圓筒部層13，首先，使用擠出成型機或加壓成型機等在支軸16的周圍制作均勻的厚度的圓筒形狀的混合物成形體。
接著，將該混合物成形體引導(dǎo)到燒結(jié)工序進行燒結(jié)，但是，該燒結(jié)最好優(yōu)選分為預(yù)燒結(jié)步驟與最終燒結(jié)工序進行。上述預(yù)燒結(jié)步驟，通常在大氣中進行，為防止在后步驟的高溫的最終燒結(jié)步驟中由于粒子狀有機物的急劇消失而產(chǎn)生龜裂等而進行，通常在150～400℃下進行。另外，預(yù)燒結(jié)時間根據(jù)成形體的形狀、加熱溫度而變化，但通常為12～72小時左右。
上述最終燒結(jié)步驟，是通常在400～1000℃的高溫下進行，使殘存的粒子狀有機物、有機粘合劑完全消失，并且使無機材料熔融整體一體化的階段。最終燒結(jié)步驟的加熱時間根據(jù)成形體的形狀、加熱溫度、使用材料成分、配合比等而變化，但是通常為0.5～24小時左右。
如上所述，在燒結(jié)工序上述混合物的成形體中耐水性有機材料、有機粘合劑及其他的有機成分完全燒盡，無機粘合劑熱熔融，得到與耐熱性無機材料一體化實質(zhì)上只由無機成分構(gòu)成、具有隔熱性的燒結(jié)體、即燒結(jié)成由多孔陶瓷構(gòu)成的圓筒形狀的圓筒部層13。
此外，該圓筒部層13，是為提高陶瓷輥11的隔熱性而形成的，因此，可以在不損害該多孔陶瓷的強度的范圍內(nèi)提高氣孔率提高隔熱作用，或者，將該多孔陶瓷形成氣孔率不同并利用各自的混合物，形成多層構(gòu)成的多孔陶瓷層，由其氣孔率少的多孔陶瓷層加強圓筒部層13的強度。
其次，在如此形成的圓筒部層13、即多孔陶瓷的表面(圓周面)上設(shè)置保護該多孔陶瓷層免受沖擊等的表面包覆層15，但是作為該表面包覆層15的形成方法，也可以將預(yù)形成的氟系熱收縮管覆蓋在多孔陶瓷層的表面，另外，也可以例如采用浸漬涂敷法、噴涂法等在多孔陶瓷層表面涂敷以玻璃等無機粉末為主成分的溶劑。
上述氟系熱收縮性管，適合使用例如PFA(全氟烴基乙烯酯共聚樹脂)、PTFE(聚四氟乙烯)、PEP(四氟化乙烯六氟化丙烯共聚樹脂)等氟系耐熱性樹脂，但是其中基于耐熱性與加工性方面的考量，PFA最適合。
上述氟系熱收縮性管的厚度，考慮到其包覆作業(yè)時的作業(yè)性及強度等方面，10～500μm有效、優(yōu)選大致50～150μm。另外，在上述涂敷的表面包覆層的成形中，其層厚為10～100μm有效，優(yōu)選30～80μm。
此外，在將上述氟系熱收縮管包覆在多孔陶瓷層的表面時，利用其氟系熱收縮管的熱收縮力使之緊密粘接在多孔陶瓷層的表面，但是該粘接力不足時，也可以使用適當粘接材料進行補強。
在成形上述圓筒狀的圓筒部層13的同時，或者在成形后分別在圓筒部層13的軸孔兩端部內(nèi)安裝支軸部件18，但是在圓筒部層13成形后安裝支軸部件18時，可采用利用眾所周知的粘接劑的固定方法、或鑲嵌等機械的固定方法來一體固定圓筒部層13與支軸部件18。
這時的支軸部件14在軸孔12內(nèi)插入的長度，如果考慮減少陶瓷輥11的熱容量、及降低向支軸部件18的熱傳導(dǎo)性，則希望確保大的軸孔16的中空部的區(qū)域及減小支軸部件18與圓筒部層13的接觸面積，因此，希望在不損害其支軸部件18與圓筒部層的結(jié)合強度的程度下盡可能地縮短其插入長度進行固定。
這樣，根據(jù)上述的陶瓷輥，其輥的主要結(jié)構(gòu)由圓筒狀的圓筒部層構(gòu)成，并且，其圓筒部層的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，因此，能夠大幅度地減少輥的熱容量，從而，在將該輥作為例如圖像形成裝置的帶夾持式熱定影裝置的帶導(dǎo)引輥等使用時能夠大大地有助于節(jié)省熱能。
另外，因為在其圓筒部層的表面設(shè)有表面包覆層，所以將圓筒部層的損傷防范于未然，也能夠提高陶瓷輥的耐久性。
以下，利用具體的實施例對第1發(fā)明進行說明，但是本申請發(fā)明并不局限于這些實施例。此外，在實施例及比較例中，表1中記載的各評價項目根據(jù)以下的試驗法進行測定。
(1)體積密度(g/cm3)由試驗片的質(zhì)量與從形狀尺寸算出的體積算出。
(2)內(nèi)部熱容量(J/cm3)粉碎試驗體，并將其中的50g利用高溫度試料投下型比熱測定裝置進行比熱測定，再從上述體積密度的值算出。
(3)熱傳導(dǎo)率(W/(m·K))利用京都電子工業(yè)株式會社制、快速熱傳導(dǎo)率計ATM-500測定室溫下的熱傳導(dǎo)率。
實施例1可塑性混合物的調(diào)制將配合組成為陶瓷纖維100質(zhì)量份、作為無機粘合劑的玻璃粉100質(zhì)量份、作為可燃性有機物質(zhì)的聚乙烯纖維60質(zhì)量份及作為有機粘合劑的甲基纖維素20質(zhì)量份的混合物混合在125質(zhì)量份的水中制成水系混合物，并用雙臂型捏和機混煉該混合物得到可塑性混合物。
輥體的制造以在具有內(nèi)腔為外徑20mm、長度330mm的棒型的外框、和其兩端面的中央部可支撐外徑8mm的軸芯的孔的成形模具上安置有外徑8mm的軸芯的狀態(tài)，填充上述可塑性混合物，得到由軸芯及圓筒部層構(gòu)成的輥成形體。將得到的成形體在105℃下干燥5小時以硬化，接著在到300～400℃的范圍合計加熱24小時，使含有的聚乙烯纖維及甲基纖維素成分燒盡，然后，進一步在大氣中以600℃燒結(jié)3小時，使無機粘合劑熔融，得到2個使無機成分圓筒部層一體化的低體積密度陶瓷體。
同樣，成形寬度100mm、長度50mm、厚度20mm的棱柱、得到熱傳導(dǎo)率測定用的低體積密度陶瓷體。
對于1個得到的低體積密度陶瓷體，利用上述的方法測定體積密度及內(nèi)部熱容量。另外，利用得到的棱柱的低體積密度陶瓷體，由上述的方法測定熱傳導(dǎo)率。并將它們的結(jié)果記載在表1中。
在上述剩下的1個低體積密度陶瓷體的外周面上包覆在擴展成圓筒狀時的管內(nèi)徑為20.1mmφ、厚度為30μm的筒狀熱收縮性PFA(全氟烴基乙烯酯共聚樹脂)薄膜，再由200℃的熱風(fēng)進行熱收縮，得到由PFA管薄膜包覆表面的陶瓷輥。
實施例2軸芯側(cè)可塑性混合物的調(diào)制
將配合組成為玻璃纖維100質(zhì)量份、作為無機粘合劑的玻璃粉100質(zhì)量份、作為有機粘合劑的甲基纖維素20質(zhì)量份的混合物混合在100質(zhì)量份的水中制成水系混合物，并用雙臂型捏和機混煉該混合物得到可塑性混合物。
外周面?zhèn)瓤伤苄曰旌衔锏恼{(diào)制將配合組成為陶瓷纖維100質(zhì)量份、作為無機粘合劑的玻璃粉100質(zhì)量份、作為可燃性有機物質(zhì)的聚乙烯纖維100質(zhì)量份及作為可燃性增稠劑的甲基纖維素20質(zhì)量份的混合物混合在200質(zhì)量份的水中制成水系混合物，并用雙臂型捏和機混煉該混合物得到可塑性混合物。
輥體的制造首先，以在具有內(nèi)腔為外徑16mm、長度330mm的棒型的外框、和其兩端面的中央部可支撐外徑8mm的軸芯的孔的成形模具上安置外徑8mm的軸芯的狀態(tài)，填充上述軸芯側(cè)用可塑性混合物，得到1個由軸芯及圓筒部層構(gòu)成的外徑16mm的輥成形體；同樣使用相同的可塑性混合物，得到1個作為陶瓷的特性測定用的、外徑20mm的低體積密度陶瓷體。將得到的成形體在105℃下干燥5小時硬化。
接著，以在具有內(nèi)腔為外徑20mm、長度330mm的棒型的外框、和其兩端面的中央部可支撐外徑8mm的軸芯的孔的成形模具上安置外徑16mm的軸芯的狀態(tài)，填充上述外周面?zhèn)扔每伤苄曰旌衔铮玫?個由軸芯及圓筒部層構(gòu)成的外徑20mm的輥成形體；同樣使用相同的可塑性混合物，得到1個作為陶瓷的特性測定用的、外徑20mm的低體積密度陶瓷體。將得到的成形體在105℃下干燥5小時硬化。將如此得到的干燥體與實施例1同樣地進行燒結(jié)而使無機粘合劑熔融，得到一體化為無機成分的圓筒部層的低體積密度陶瓷體1個、及陶瓷特性測定用輥各1個。在圖6中表示實施例2制造的陶瓷輥的剖面結(jié)構(gòu)。
同樣，對于軸芯側(cè)部分與外周面?zhèn)确謩e得到棱柱的熱傳導(dǎo)率測定用的低體積密度陶瓷體。
對于1個得到的低體積密度陶瓷體及棱柱的低體積密度陶瓷體，利用上述的方法測定軸芯側(cè)部分與外周面?zhèn)忍沾审w的體積密度、內(nèi)部熱容量及熱傳導(dǎo)率，并將它們的結(jié)果記載在表1中。另外，對于剩下的1個也與實施例1同樣地得到用PFA管薄膜包覆表面的陶瓷輥。
比較例1在內(nèi)徑18mm、、外徑20mm、長度330mm的鋁制類型的兩端開口部安裝具有外徑18mm的圓盤狀頭的軸芯，在外周面涂敷PFA樹脂，進行干燥形成厚度50μm的表面包覆層，制成輥。壁厚部的體積密度為2.7g/m3。該輥加熱時間(待機時間)長、使用便利性差。但是，耐久性方面優(yōu)越。
比較例2在實施例1中，取代低體積密度陶瓷圓筒部層，利用硅酮橡膠海綿制作1個相同形狀的輥。該輥，加熱時間(待機時間)短，但經(jīng)時熱退化與實施例1、2的陶瓷相比大，耐久性差。
(發(fā)明的效果)根據(jù)第1發(fā)明，在從中心側(cè)起依次包含軸芯、圓筒部層及表面包覆層的輥中，圓筒部層的至少一部分，由以100質(zhì)量份的無機粘合劑、0～500質(zhì)量份的耐熱性無機材料為主成分，且體積密度為0.2～1.5g/cm3的低體積密度陶瓷構(gòu)成，據(jù)此，能夠提供一種例如作為抑制高溫定影帶的冷卻的搬運輥、輔助輥、傳送輥、剝離輥等可不受到大的壓力的非加壓部輥使用的陶瓷輥，本發(fā)明的產(chǎn)業(yè)效果大。
根據(jù)第2發(fā)明，減少本發(fā)明的陶瓷輥與導(dǎo)引對接在該陶瓷輥上的被導(dǎo)引體的接觸面積，而隔熱作用優(yōu)越，能夠有效抑制例如已被加熱維持的被導(dǎo)引體的熱能損失。
根據(jù)第3發(fā)明，能夠大幅度地減少陶瓷輥的熱容量，據(jù)此，能夠有效抑制被導(dǎo)引在該陶瓷輥上的被導(dǎo)引體的熱能損失。
表1

權(quán)利要求
1.一種陶瓷輥，從中心側(cè)起依次包含軸芯、圓筒部層及表面包覆層，其特征在于圓筒部層的至少一部分，由以100質(zhì)量份的無機粘合劑、0～500質(zhì)量份的耐熱性無機材料為主成分，且體積密度為0.2～1.5g/cm3的低體積密度陶瓷構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷輥，其特征在于圓筒部層由每單位體積的熱容量為1×10-4～1.5×10-3KJ/(K·cm3)的低熱容量陶瓷構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陶瓷輥，其特征在于圓筒部層的熱傳導(dǎo)率為0.03～1.0W/(m·K)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項所述的陶瓷輥，其特征在于在圓筒部層的圓周面上形成有溝槽或凹凸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項所述的陶瓷輥，其特征在于在圓筒部層上形成收容軸芯的中空的軸孔，在軸孔兩端部內(nèi)，使各支軸的前端部突出到圓筒部層的外部，并固定其另一端部，使軸孔內(nèi)的兩支軸端之間構(gòu)成中空部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項所述的陶瓷輥，其特征在于表面包覆層由氟樹脂構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陶瓷輥，其特征在于氟樹脂由PFA樹脂管構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項所述的陶瓷輥，其特征在于表面包覆層被玻璃層所包覆。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任意一項所述的陶瓷輥，其特征在于使用在定影裝置中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任意一項所述的陶瓷輥，其特征在于使用在定影裝置的非加壓部。
11.一種陶瓷輥，其特征在于在軸芯的除兩端部之外的軸周面上形成具有圓周面的圓筒部層，并在該圓筒部層的圓周面上形成溝槽或凹凸，并且在該圓筒部層的圓周面上形成表面包覆層。
12.一種陶瓷輥，其特征在于形成具有中空的軸孔的圓筒形狀的圓筒部層，在該圓筒部層的軸孔兩端部內(nèi)，使作為軸芯的一對支軸的前端部突出到圓筒部層的外部，并將其另一端部固定在圓筒部層上，使上述軸孔內(nèi)的兩支軸端之間成為中空部，并且，在其圓筒部層的外周面上形成表面包覆層。
全文摘要
一種陶瓷輥，從中心側(cè)起依次包含軸芯、圓筒部層及表面包覆層，其特征在于圓筒部層的至少一部分，由以100質(zhì)量份的無機粘合劑、0～500質(zhì)量份的耐熱性無機材料為主成分，且體積密度為0.2～1.5g/cm
文檔編號G03G15/20GK1534402SQ20041003182
公開日2004年10月6日 申請日期2004年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者大村高弘, 深瀨宗彥, 岸田敏之, 阿部勇美, 之, 彥, 美 申請人:霓佳斯股份有限公司