JP2001356627A - 表面平滑性フッ素系樹脂チューブ及び加圧ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面平滑性に優れたフッ素系樹脂チューブ及
び加圧ローラを提供する。 【解決手段】 表面の任意断面において、中心線平均粗
さ(Ｒａ)が１０ｎｍ以下であることを特徴とする表面平
滑性フッ素系樹脂チューブ及び加圧ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
等の画像形成装置における定着部材、特に表面平滑性に
優れたフッ素系樹脂層を有する定着回転部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から一般的な電子写真複写機等の定
着用回転部材においてはその表面がフッ素系チューブに
より被覆されていたり、フッ素系ディスパージョンによ
りコーティングが施されていたりする。近年は高機能化
及びコストダウンの為使用されるトナーの性能が変化
し、また様々な性質の紙への対応も必要になっており、
この回転部材においてこれまで以上に表面の離型性、耐
オフセット性、耐久性等が優れる部材が要求されるよう
になっている。

【０００３】フッ素樹脂層の表面を平滑にする方法とし
て、シリコーンゴム弾性層上にフッ素樹脂を塗布して３
４０℃で３０分間焼成後、サンドペーパーで研磨し、３
２０℃・５分間の再焼成を行う方法（特開昭６２−２９
１６８４号公報）、基材上に高分子量のＰＦＡ液を塗装
後、２６０〜３６０℃程度で５分間から５時間程度加熱
加圧処理する方法（特開平８−１１８５６１号公報）な
どが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、フ
ッ素系樹脂チューブ表面を、フッ素系樹脂の融点よりも
高温の加熱回転体に、短時間接触させることで、表面平
滑性に優れるフッ素系樹脂チューブを提供することにあ
る。また、フッ素系樹脂チューブを外嵌した加圧ローラ
の表面を加熱回転体に接触させることで表面が平滑化さ
れた加圧ローラを提供する。本願発明の表面平滑性に優
れたフッ素系樹脂チューブ又は加圧ローラは、表面の離
型性、耐オフセット性、耐久性等が優れるため、画像形
成装置の定着用回転部材に用いた際、白抜け、トナー汚
れ等の画像不良の発生を抑制することができる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願発明は、以下の項よ
り構成される。 項１） チューブ表面の任意断面において、中心線平均
粗さ(Ｒａ)が１０ｎｍ以下であることを特徴とする表面
平滑性フッ素系樹脂チューブ。 項２） チューブ表面の任意断面において、最大高さ
（Ｒｍａｘ）が５０ｎｍ以下であることを特徴とする表
面平滑性フッ素系樹脂チューブ。 項３） 外表面を加熱回転体に接触させることを特徴と
する項１又は２に記載の表面平滑性フッ素系樹脂チュー
ブの製造方法。 項４） 項３に記載の表面平滑性フッ素系樹脂チューブ
が外嵌された加圧ローラ。 項５） フッ素系樹脂チューブが外嵌された加圧ローラ
の表面を加熱回転体に接触させることで表面が平滑化さ
れた加圧ローラ。 項６） 加圧ローラ表面の任意断面において、中心線平
均粗さ(Ｒａ)が１０ｎｍ以下であることを特徴とする項
５に記載の加圧ローラ。 項７） 加圧ローラ表面の任意断面において、最大高さ
（Ｒｍａｘ）が５０ｎｍ以下であることを特徴とする項
５に記載の加圧ローラ。 項８） フッ素系樹脂チューブが外嵌された加圧ローラ
の表面を加熱回転体に接触させることを特徴とする加圧
ローラの表面平滑化方法。

【０００６】

【発明の実施の形態】本願発明におけるフッ素系樹脂
は、熱により可塑化して種々の形状に成形できるポリマ
ーであるが、具体的には列挙すれば次の通りである。ポ
リビニリデンフルオライド、ポリフッ化ビニルなどの単
独ポリマー、エチレンと４フッ化エチレンとの２元共重
合体（以下ＥＴＦＥと略す）、エチレンと３フッ化塩化
エチレンとの２元共重合体、４フッ化エチレンとパーフ
ルオロアルキルビニルエーテルとの２元共重合体（以下
ＰＦＡと略す）、４フッ化エチレンと６フッ化ポリプロ
ピレンとの２元共重合体などである。なかでも成形性、
耐熱性、耐屈曲性などの点からＰＦＡとＥＴＦＥとがよ
り好ましい。

【０００７】上記フッ素系樹脂は、チューブ、シート状
フィルムなどに成形される。チューブに成形する場合
は、フッ素系樹脂を環状ダイスを吐出口に有するスクリ
ュー式１軸押出機に供給（バレル温度は約２００〜３５
０℃、ダイス温度はバレルの先端温度と同じか若干低め
に設定）し、該ダイスから溶融押出して、これを直ちに
該ダイスの先端に併設された外部冷却用ダイスに挿通し
て冷却しつつ、実質的に延伸せず（送り速度と実質的に
同速度）に引き取る。得られたチューブは延伸されて
も、熱収縮性を有するものであってもなくてもよい。シ
ート状に成形したフィルムも、公知の方法により管状に
成形し用いることができる。

【０００８】本願発明におけるフッ素系樹脂チューブの
厚みは、１０〜３００μｍのものが好ましく、より好ま
しくは３０〜１５０μｍである。

【０００９】本願発明におけるフッ素系樹脂チューブの
表面平滑化方法の特徴は、用いるフッ素系樹脂の融点よ
り十分な高温で、短時間、接触加熱処理することであ
る。十分な高温で接触加熱処理することで、フッ素系チ
ューブ表面の微細な突起部位が溶融して、なだらかにな
り、表面の平滑性が得られるものと考えられる。一方、
処理時間は、樹脂の熱分解を防ぐためにできる限り短時
間であることが求められる。

【００１０】本願発明におけるフッ素系樹脂チューブの
表面平滑方法について詳述する。まず、フッ素系樹脂チ
ューブ内面に金属製の回転材を挿入し該チューブを支持
固定する。これを加熱した金属製回転体に接触させ、該
表面を平滑化する。金属製回転体の表面温度、接触させ
る際の圧力、金属製回転体の回転速度などは、チューブ
に用いられるフッ素樹脂によって最適条件が異なるた
め、予備試験を行い条件を設定する必要がある。

【００１１】金属製回転体は、表面に鏡面仕上げ加工が
施されたステンレス製ローラなどを用いることができ、
その表面粗度は小さいほど好ましい。回転速度は６０〜
２００ｒｐｍ程度である。

【００１２】金属製回転体の表面温度は、用いるフッ素
系樹脂の融点〜融点＋８０℃程度である。表面温度が融
点未満では、樹脂の溶融が不十分となり平滑な表面が得
られにくくなる。融点＋８０℃を越えると、加熱時間に
もよるが、フッ素系樹脂の熱分解などが起こり不適当で
ある。好ましくは、用いるフッ素系樹脂の融点＋１０℃
〜融点＋６０℃程度である。特に好ましくは、用いるフ
ッ素系樹脂の融点＋４０℃〜融点＋６０℃程度である。
融点が３０７℃のＰＦＡを用いる場合は、金属製回転体
の表面温度は３０７℃〜３８７℃の範囲で設定するとよ
い。

【００１３】接触させる際の圧力は、金属製回転体の表
面温度ほど厳密に特定されることはなく、線圧で１〜１
０００μＮ／ｃｍの範囲であれば問題はない。１０００
μＮ／ｃｍを越える圧力をかけると、フッ素系樹脂表面
にムラが発生することがあり好ましくない。

【００１４】フッ素系樹脂チューブの表面を加熱された
金属製回転体に接触させる時間は、フッ素系樹脂チュー
ブが１〜数回回転する程度の時間であり、特に限定はさ
れない。樹脂の劣化を防ぐためにも、できるだけ短時間
で処理することが好ましく、１０秒間を越えて接触させ
た場合は、フッ素系樹脂の熱分解が起こり不適である。

【００１５】得られる表面平滑性フッ素系チューブの表
面は、極めて平滑であり、表面粗さは、原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）を用いて、形状測定し、中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）と最大高さ（Ｒｍａｘ）を測定する。Ｒａが１０ｎ
ｍ以下、または、Ｒｍａｘが５０ｎｍ以下であれば、本
願発明における表面平滑性の条件を満たしている。特に
好ましくは、Ｒａが５ｎｍ以下、かつ、Ｒｍａｘが５０
ｎｍ以下である。Ｒａ及び／又はＲｍａｘが上記範囲に
なく、チューブの表面粗さが大きい場合は、白抜け、ト
ナー汚れが発生しやすくなり不適である。

【００１６】本願発明の表面平滑性フッ素系樹脂チュー
ブを加圧ローラに用いる場合は、内表面にエッチング処
理を施す。通常、フッ素系樹脂はその低密着性のため、
そのままでは他の樹脂層などを接着することができな
い。そのため、金属ナトリウムナフタレン錯体、もしく
は金属ナトリウム−液体アンモニアの溶液等を用いた化
学的方法によりチューブ表面からフッ素原子を取り除き
接着可能とすることが広く行なわれている。

【００１７】本願発明の加圧ローラに用いる弾性体に
は、ビニル基を含有したポリオルガノシロキサン組成
物、すなわちシリコーンゴムが一般的に使用でき、シリ
コーンスポンジゴムも必要に応じて使用される。シリコ
ーンゴムとしては、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ
−ブチルパーオキシ）ヘキサンのように過酸化物により
加硫可能なものが用いられる。

【００１８】表面平滑化処理は、加圧ローラ成形後に行
うこともできる。フッ素系樹脂チューブを外嵌した加圧
ローラを、加熱された金属製回転体に接触させ上記の方
法とほぼ同等の条件で加熱処理する。加圧ローラ成形後
に、表面平滑化処理を行う場合は、加圧ローラの弾性体
層の耐熱性を考慮する必要があるが、シリコーンゴム系
の弾性体を用いる場合は上記の処理条件の範囲内で、表
面平滑化処理が可能である。

【００１９】他のフッ素系樹脂チューブの表面平滑化方
法として、フッ素系樹脂チューブを２つの加熱された金
属製回転体でピンチして表面平滑化処理を行う方法があ
る。この方法では、連続的に処理することが可能で、生
産性の点で有利である。

【００２０】本願発明の表面平滑性フッ素系樹脂チュー
ブは、プリンター、複写機などの定着用ベルトとして、
表面平滑性フッ素系樹脂チューブを最外層に有する加圧
ローラは定着用ローラとして使用することができる。

【００２１】本願発明の表面平滑化方法は、従来からあ
る定着用ベルト、定着用ローラなどに適用することがで
きる汎用性の高い優れた方法である。

【００２２】

【実施例】実施例における測定方法、評価方法は以下の
通りである。 （表面粗さの測定）フッ素系樹脂チューブから５μｍ×
５μｍサイズの試料を切り出し、平面板に貼り付け、試
料の表面をセイコーインスツルメンツ製ＳＰＩ３８００
Ｎにて形状測定（コンタクトモードＡＦＭ）し、任意断
面において、中心線平均粗さ（Ｒａ）と最大高さ（Ｒｍ
ａｘ）を求めた。 （印刷試験） 白抜け：ＰＢ６０の用紙にベタ黒とハーフトーンで印刷
を行い、白抜けの有無を目視で評価した。 汚れ：ローラ表面のトナー付着状態、クリーニング紙の
汚れを目視で評価した。

【００２３】（実施例１）ＰＦＡ（融点３０７℃）を環
状ダイスを用いて溶融押出し、内径２０ｍｍ、厚さ５０
μｍｍのＰＦＡチューブを得た。このＰＦＡチューブ内
面に金属製の回転材を挿入して支持固定した。一方、別
途加熱したステンレス製回転体を準備しておき、前記Ｐ
ＦＡチューブを被覆した回転材が２、３回転する程度、
ＰＦＡチューブ表面をステンレス製回転体と接触させ
た。ステンレス製回転体の表面温度は３７０℃で、１０
０ｒｐｍで回転させた。こうしてＰＦＡチューブ表面の
状態を改質させた後、被覆した回転材からチューブを抜
き取り、表面平滑性ＰＦＡチューブを得た。こうして得
た表面平滑性ＰＦＡチューブの内表面を金属ナトリウム
−液体アンモニアの溶液でエッチング処理した。得られ
た表面平滑性ＰＦＡチューブを長さ２５０ｍｍに切断
し、中心部に金属製芯金が配置された筒状成型体の内表
面に、該内表面とＰＦＡチューブの外表面とが接触する
ように配置しかつＰＦＡチューブの内表面と前記予め配
置された芯金とが間隔を有するように構成しておき、前
記した間隔に未加硫のシリコーンゴムを流し込み、加硫
した後に筒状成型体を取り去ることにより本発明にかか
る加圧ローラを得た。表面平滑性ＰＦＡチューブの表面
粗さの測定結果を表１に、印刷試験の結果を表２に示し
た。

【００２４】（実施例２）ＰＦＡ（融点３０７℃）を環
状ダイスを用いて溶融押出し、内径２０ｍｍ、厚さ５０
μｍのＰＦＡチューブを得た。このＰＦＡチューブの内
表面を金属ナトリウム−液体アンモニアの溶液でエッチ
ング処理した。該ＰＦＡチューブを長さ２５０ｍｍに切
断し、中心部に金属製芯金が配置された筒状成型体の内
表面に、該内表面とＰＦＡチューブの外表面とが接触す
るように配置しかつＰＦＡチューブの内表面と前記予め
配置された芯金とが間隔を有するように構成しておき、
前記した間隔に未加硫のシリコーンゴムを流し込み、加
硫した後に筒状成型体を取り去ることにより加圧ローラ
を得た。別途加熱したステンレス製回転体を準備してお
き、得られた加圧ローラが２、３回転する程度、加圧ロ
ーラのＰＦＡ表面をステンレス製回転体と接触させ、表
面平滑性に優れた加圧ローラを得た。ステンレス製回転
体の表面温度は３７０℃で、１００ｒｐｍで回転させ
た。ＰＦＡ表面層から試料を切り出して表面粗さを測定
した結果を表１に、印刷試験の結果を表２に示した。

【００２５】（実施例３）ＰＦＡを環状ダイスを用いて
溶融押出し、内径２０ｍｍ、厚さ５０μｍのＰＦＡチュ
ーブを得た。該チューブ外面を別途加熱した対のステン
レス製回転体によりピンチすることにより加熱・接触さ
せた。ステンレス製回転体の表面温度は３５０℃で、７
０ｒｐｍで回転させた。得られた表面平滑性ＰＦＡチュ
ーブに実施例１と同様、エッチング処理を施し、加圧ロ
ーラを得た。表面平滑性ＰＦＡチューブの表面粗さの測
定結果を表１に、印刷試験の結果を表２に示した。

【００２６】（比較例１）ＰＦＡを環状ダイスを用いて
溶融押出した後、通常にＰＦＡチューブを成形し、表面
平滑化処理を行わないこと以外は、実施例１と同様にし
て加圧ローラを得た。ＰＦＡチューブの表面粗さの測定
結果を表１に、印刷試験の結果を表２に示した。

【００２７】（比較例２）ＰＦＡチューブ表面を溶融さ
せる際の条件として４０７℃（ＰＦＡ樹脂の融点＋１０
０℃）にて実施例１又は３の方法で表面処理を行った
が、いずれもチューブ自体が変形し、厚みバラツキが大
きくローラ成形後の形状、チューブ厚みが規定の範囲を
外れた。

【００２８】（比較例３）ＰＦＡチューブ表面を溶融さ
せる際の条件として３００℃（ＰＦＡ樹脂の融点以下）
にて実施例１〜３のいずれかの方法で表面処理を行った
が、いずれもＰＦＡチューブ表面が改質されず、効果が
得られなかった。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、電子写真用回転部材に
用いられる表面平滑性に優れたフッ素系樹脂チューブを
提供できる。また、表面平滑性に優れ、白抜け、トナー
汚れなどの発生しない加圧ローラを提供できる。

【００３２】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明実施例１の表面平滑化方法の模式図で
ある。

【図２】 本発明実施例２の表面平滑化方法の模式図で
ある。

【符号の説明】

１ フッ素系樹脂チューブ ２ 支持体 ３ 加熱回転体

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チューブ表面の任意断面において、中心
   線平均粗さ(Ｒａ)が１０ｎｍ以下であることを特徴とす
   る表面平滑性フッ素系樹脂チューブ。
2. 【請求項２】 チューブ表面の任意断面において、最大
   高さ（Ｒｍａｘ）が５０ｎｍ以下であることを特徴とす
   る表面平滑性フッ素系樹脂チューブ。
3. 【請求項３】 外表面を加熱回転体に接触させることを
   特徴とする請求項１又は２に記載の表面平滑性フッ素系
   樹脂チューブの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の表面平滑性フッ素系樹
   脂チューブが外嵌された加圧ローラ。
5. 【請求項５】 フッ素系樹脂チューブが外嵌された加圧
   ローラの表面を加熱回転体に接触させることで表面が平
   滑化された加圧ローラ。
6. 【請求項６】 加圧ローラ表面の任意断面において、中
   心線平均粗さ(Ｒａ)が１０ｎｍ以下であることを特徴と
   する請求項５に記載の加圧ローラ。
7. 【請求項７】 加圧ローラ表面の任意断面において、最
   大高さ（Ｒｍａｘ）が５０ｎｍ以下であることを特徴と
   する請求項５に記載の加圧ローラ。
8. 【請求項８】 フッ素系樹脂チューブが外嵌された加圧
   ローラの表面を加熱回転体に接触させることを特徴とす
   る加圧ローラの表面平滑化方法。