JP2004354783A

JP2004354783A - 電子写真用定着部材の製造方法および電子写真用定着部材

Info

Publication number: JP2004354783A
Application number: JP2003153491A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Ito; 基浩伊藤; Junya Nakatani; 潤也中谷
Original assignee: Suzuka Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Suzuka Fuji Xerox Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】本発明は、電子写真用定着部材の製造コストを大幅に削減することが出来、また、樹脂被覆層の厚さを非常に薄くすることが可能となる電子写真用定着部材の製造方法および電子写真用定着部材を提供することを課題とする。
【解決手段】中心部に貫設された芯材通し孔８の周囲に溶融樹脂流路９を配置したクロスヘッドダイ１０を押出機１１先端に配置し、該押出機１１の溶融樹脂吐出孔１２を該ダイ１０の溶融樹脂導入部１３に接続し、該ダイ１０の溶融樹脂流路９に該押出機１１から溶融樹脂を供給するとともに、該芯材通し孔８の入口側端から逐次芯材１Ａを挿通し、該溶融樹脂流路９の端部吐出部より該芯材１Ａの周りに溶融樹脂を供給して樹脂被覆層２Ａを形成する電子写真用定着部材の製造方法を提供するとともに、芯材１Ａのまわりに２０μｍ以下の厚みの樹脂被覆層２Ａを形成した電子写真用定着部材を提供する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクロスヘッドダイを用いる押出機を使用した電子写真用定着部材の製造方法および電子写真用定着部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、樹脂被覆層を有する電子写真用定着部材の製造方法としては、芯金表面に弾性樹脂層を形成する工程と、樹脂チューブを成形する工程と、該樹脂チューブ内に弾性樹脂層を形成した芯金を挿入して表面に樹脂被覆層を形成する工程を有する製造方法が一般に提供されている（特許文献１参照）。
そして、電子写真用定着部材としては、約３０μｍの厚みの樹脂被覆層を有するものが一般に提供されていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１６９５６６号公報（第２−４頁、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の製造方法では、電子写真用定着部材の製造するのに多くの工程を必要とするため、電子写真用定着部材の製造コストが多大となるという問題があった。
また、近年は定着性の向上及びウォームアップ時間の短縮の為、樹脂チューブの薄肉化が進んでいる。しかし、該樹脂チューブの厚さを薄くすると剛性が低下することにより、ハンドリング時に折れまたは破れ等の問題が発生する為に製造が困難であった。特に加工工程で樹脂チューブ内に弾性樹脂層を形成した芯金を挿入し、該樹脂チューブを融点以下で加熱処理する場合には、上記の問題が顕著であった。
そして、従来の電子写真用定着部材では、樹脂被覆層の厚みが約３０μｍと厚いため、その熱伝導性が低下し、ウォームアップ時間が長くかかるという問題や、弾性樹脂層の弾性を阻害し、定着性が悪化するという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、中心部に芯材通し孔（８）を貫設し、該芯材通し孔（８）の周囲に溶融樹脂流路（９）を配置したクロスヘッドダイ（１０）を押出機（１１）先端に配置し、該押出機（１１）の溶融樹脂吐出孔（１２）を該クロスヘッドダイ（１０）の溶融樹脂導入部（１３）に接続し、該クロスヘッドダイ（１０）の溶融樹脂流路（９）に該押出機（１１）から溶融樹脂を供給するとともに、該芯材通し孔（８）の入口側端から逐次芯材（１）を挿入し、該溶融樹脂流路（９）の端部吐出部より該芯材（１）の周りに溶融樹脂を供給して樹脂被覆層（２）を形成する電子写真用定着部材の製造方法を提供するものである。
【０００６】
上記芯材（１）は支持手段（１４）によって支持されて該クロスヘッドダイ（１０）の芯材通し孔（８）内に該芯材通し孔（８）の入口側端から逐次挿入され、周りに樹脂被覆層（２）を形成するとともに、引取り手段（７）によって該クロスヘッドダイ（１０）の芯材通し孔（８）の出口側端から引取られることが望ましい。
また、該引取り手段（７）は一対それぞれ摺動可能に配置され、上記一対の引取り手段（７）によって周りに樹脂被覆層（２）を形成した芯材（１）を逐次交番で該クロスヘッドダイ（１０）の芯材通し孔（８）の出口側端から引取り、この際、該芯材（１）から食み出した樹脂被覆層（２）を切断するための切断手段（１６）を有することが望ましい。
【０００７】
該芯材（１）は円筒状芯金（１Ａ）または円柱状芯金（１Ｂ）であることが望ましい。また、定着電子写真用定着部材として弾性が必要とされる場合には、円筒状芯金（１Ｃ）または円柱状芯金（１Ｄ）の表面には弾性樹脂層（３Ｃ，３Ｄ）が被覆されており、該樹脂被覆層（２Ｃ，２Ｄ）は該弾性樹脂層（３Ｃ，３Ｄ）の表面に形成されていることが望ましい。
該弾性樹脂層（３Ｃ，３Ｄ）は高い耐熱性を有するシリコーンゴムを材料とすることが望ましく、また、該樹脂被覆層（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）は高い耐熱性と離型性を有する四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂を材料とすることが望ましい。更に、定着性の向上及びウォームアップ時間の短縮の為には、該樹脂被覆層（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）の厚みは２０μｍ以下に設定されていることが望ましい。
【０００８】
また、該芯材（１）は樹脂製または金属製のエンドレスベルト（１Ｅ）を用いることも可能である。該樹脂製または金属製のエンドレスベルト（１Ｅ）の表面には、該樹脂被覆層（２Ｅ）が形成され、また、定着電子写真用定着部材として弾性が必要とされる場合には、該樹脂製または金属製のエンドレスベルト（１Ｆ）の表面には弾性樹脂層（３Ｆ）が被覆されており、該樹脂被覆層（２Ｆ）は該弾性樹脂層（３Ｆ）の表面に形成されてことが望ましい。
該弾性樹脂層（３Ｆ）は高い耐熱性を有するシリコーンゴムを材料とすることが望ましく、また、該樹脂被覆層（２Ｅ，２Ｆ）は高い耐熱性と離型性を有する四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂を材料とすることが望ましい。更に、定着性の向上及びウォームアップ時間の短縮の為には、該樹脂被覆層（２Ｅ，２Ｆ）の厚みは２０μｍ以下に設定されていることが望ましい。
更に本発明では、上記方法によって製造された電子写真用定着部材が提供される。
【０００９】
【作用】
本発明の製造方法では、一工程で芯材（１）の周りに樹脂被覆層（２）を形成することが出来るため、電子写真用定着部材の製造工程数を削減することが出来、電子写真用定着部材の製造コストを大幅に削減することが可能となる。
また、樹脂チューブのハンドリングの問題が生じることがなくなり、樹脂被覆層（２）の厚さを非常に薄くすることが可能となる。
芯材（１）の表面に形成された弾性樹脂層（３）の表面に形成した樹脂被覆層（２）の厚みを２０μｍ以下に設定することによって、ウォームアップ時間を短縮することが出来、定着性を向上させることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
本発明を図１〜図４に示す一実施例によって説明する。
本実施例では、図１に示すような、芯材である円筒状芯金（１Ａ）の表面に樹脂被覆層（２Ａ）が形成された電子写真用定着部材を製造する場合を例示する。
【００１１】
該芯金（１Ａ）の材料としては、例えばアルミニウム、鉄、銅、ニッケル、セラミック、ステンレススチールまたはその他の金属や合金等が使用される。また、該樹脂被覆層（２Ａ）を形成する樹脂としては、例えば四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ樹脂）、四フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ樹脂）、ビニリデンフルオライド共重合樹脂（ＰＶＤＦ樹脂）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ樹脂）等が使用される。
また、本実施例では、該芯金（１Ａ）の表面と該樹脂被覆層（２Ａ）との間には、該芯金（１Ａ）と該樹脂被覆層（２Ａ）との接着強度を高めるために接着層（図示せず）が設けられており、該接着層の材料としては、例えば熱可塑性または熱硬化性樹脂にフッ素樹脂粉末を分散させたものが使用される。
【００１２】
上記の電子写真用定着部材を製造する場合には、図２および図３に示すような製造装置（４）を使用する。
図２に示すように、電子写真用定着部材の製造装置（４）は、芯材（１Ａ）に樹脂を被覆するための樹脂被覆装置（５）と、該樹脂被覆装置（５）に芯材（１Ａ）を供給するための芯材供給装置（６）と、該樹脂被覆装置（５）において表面に樹脂被覆層（２Ａ）を形成しながら芯材（１Ａ）を引取るための左右一対の芯材引取り装置（７）とからなる。
【００１３】
図３に示すように、該樹脂被覆装置（５）は、中心部に芯材通し孔（８）が貫設され、該芯材通し孔（８）の周囲に溶融樹脂流路（９）が配置されたクロスヘッドダイ（１０）と、該クロスヘッドダイ（１０）に樹脂を供給するための押出機（１１）とからなる。該クロスヘッドダイ（１０）は該押出機（１１）の先端に配置されており、該押出機（１１）の溶融樹脂吐出孔（１２）は該クロスヘッドダイ（１０）の溶融樹脂導入部（１３）に接続されている。
【００１４】
また、該芯材供給装置（６）の先端部には、芯材（１Ａ）を確実かつ安定に支持するために、例えばグリップ等の支持手段（１４）が設けられている。
更に、該左右一対の芯材引取り装置（７）には、樹脂被覆装置（５）において樹脂被覆層（２Ａ）が形成された芯材（１Ａ）を掴持するための引取りハンド（１５）がそれぞれ設けられており、該引取りハンド（１５）は上下摺動可能とされている。また、該引取りハンド（１５）の下側には、芯材（１Ａ）から食み出した樹脂被覆層（２Ａ）を切断除去するための例えば樹脂切断カッター等の切断手段（１６）が設けられている。
【００１５】
上記の電子写真用定着部材の製造装置（４）を用いて電子写真用定着部材を製造する場合には、まず、芯材である円筒状芯金（１Ａ）の表面に接着層を形成するためのプライマー処理を施した後、芯材供給装置（６）の支持手段（１４）によって該芯金（１Ａ）を掴持して該クロスヘッドダイ（１０）の芯材通し孔（８）の入口側端から挿入する。
【００１６】
そして、該クロスヘッドダイ（１０）の溶融樹脂流路（９）に該押出機（１１）から溶融樹脂を供給するとともに、該芯材通し孔（８）の入口側端から芯金（１Ａ）を挿入する。このように芯材供給装置（６）によって芯金（１Ａ）を押出しながら、該溶融樹脂流路（９）の端部吐出部より該芯金（１Ａ）の周りに溶融樹脂を供給して樹脂被覆層（２Ａ）を形成する。
【００１７】
更に、芯材引取り装置（７）の引取りハンド（１５）によって掴持され、該引取りハンド（１５）が下方に摺動することによって、表面に樹脂被覆層（２Ａ）を形成しながら芯金（１Ａ）は該クロスヘッドダイ（１０）の芯材通し孔（８）の出口側端から引取られる。その際、該芯金（１Ａ）から食み出した樹脂被覆層（２Ａ）は、切断手段（１６）によって切断除去される。
【００１８】
上記のように芯材供給装置（６）によって樹脂被覆装置（５）の芯材通し孔（８）の入口側端に逐次芯金（１Ａ）を挿入し、樹脂被覆装置（５）によって該芯金（１Ａ）の周りに樹脂被覆層（２Ａ）を形成した後、左右一対の芯材引取り装置（７）によって逐次交番で該樹脂被覆装置（５）の芯材通し孔（８）の出口側端から引取り、電子写真用定着部材を繰り返し製造する。
【００１９】
本実施例では、樹脂被覆層（２Ａ）の材料として四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ樹脂）を用いて成形温度３８０℃、引取速度３１ｍｍ／ｓ、樹脂吐出量９．８ｇ／ｍｉｎという条件で、外径２５ｍｍ、肉厚０．２ｍｍ、長さ３３０ｍｍの鉄製の円筒状芯金（１Ａ）を用いて電子写真用定着部材を製造した結果、該円筒状芯金の周りに形成された樹脂被覆層（２Ａ）の厚さは１７〜２０μｍであった。
【００２０】
このようにして、電子写真用定着部材を製造することにより、電子写真用定着部材の製造工程数を削減することが出来、電子写真用定着部材の製造コストを大幅に削減することが可能となる。
更に、上記の製造方法では、電子写真用定着部材を連続的に繰り返し製造することが出来るので、電子写真用定着部材の生産効率が非常に高い。
【００２１】
本実施例以外、電子写真用定着部材は、図４に示すように、芯材である円柱状芯金（１Ｂ）の表面に樹脂被覆層（２Ｂ）が形成されたものであってもよい。
【００２２】
〔実施例２〕
図５および図６には他の実施例が示される。
本実施例では、図５に示すように、表面に弾性樹脂層（３Ｃ）が形成された円筒状芯金（１Ｃ）を芯材として使用し、該弾性樹脂層（３Ｃ）の表面に樹脂被覆層（２Ｃ）を形成して電子写真用定着部材を製造する場合を例示する。
【００２３】
本実施例では、該円筒状芯金（１Ｃ）の表面と該弾性樹脂層（３Ｃ）との間および、該弾性樹脂層（３Ｃ）の表面と該樹脂被覆層（２Ｃ）との間には接着強度を高めるために接着層（図示せず）が設けられている。
【００２４】
そして、上記の電子写真用定着部材を製造する場合、実施例１と同様の製造装置（４）を使用して、実施例１と同様の方法で電子写真用定着部材の製造を行なう。
【００２５】
本実施例では、樹脂被覆層（２Ｃ）の材料として四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ樹脂）を用いて成形温度３８０℃、引取速度３５ｍｍ／ｓ、樹脂吐出量７．９ｇ／ｍｉｎという条件で、周りに肉厚０．６ｍｍのシリコーンゴム製の弾性樹脂層（３Ｃ）が設けられた外径２５．５ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ４１０ｍｍのアルミ製の円筒状芯金（１Ｃ）を用いて電子写真用定着部材を製造した結果、該円筒状芯金（１Ｃ）の周りに形成された弾性樹脂層（３Ｃ）の厚さは１７〜２０μｍであった。
【００２６】
このように、電子写真用定着部材を製造した場合にも、実施例１と同様の作用効果を得ることが出来る。
また、上記のように本発明を用いることによって、従来の樹脂チューブを成形する工程と樹脂被覆層（２Ｃ）を形成する工程の二つの工程を設ける必要がなく、一つの工程で樹脂被覆層（２Ｃ）を形成することが可能となる。そのため、樹脂チューブの厚さが薄くても樹脂チューブのハンドリングの問題が生じることがなくなり、樹脂被覆層（２Ｃ）の厚さを２０μｍ以下と非常に薄くすることが出来る。
【００２７】
本実施例以外、電子写真用定着部材は、図６に示すように、表面に弾性樹脂層（３Ｄ）が形成された円柱状芯金（１Ｄ）を芯材として使用し、該弾性樹脂層（３Ｄ）の表面に樹脂被覆層（２Ｄ）を形成したものであってもよい。
【００２８】
〔実施例３〕
図７および図８には更に他の実施例が示される。
本実施例では、図７に示すような、芯材である樹脂製のエンドレスベルト（１Ｅ）の表面に樹脂被覆層（２Ｅ）が形成された電子写真用定着部材を製造する場合を例示する。
【００２９】
該樹脂製のエンドレスベルト（１Ｅ）の材料としては、例えばポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリアミド樹脂（ＰＡＩ）、ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等が使用される。なお、該樹脂製のエンドレスベルト（１Ｅ）は必要に応じて２種類以上の樹脂または金属を積層したものを用いることが出来る。また、該樹脂被覆層（２Ｅ）の材料としては、実施例１と同様のものが使用される。
また、本実施例では、該樹脂製のエンドレスベルト（１Ｅ）の表面と該樹脂被覆層（２Ｅ）との間には、該樹脂製のエンドレスベルト（１Ｅ）と該樹脂被覆層（２Ｅ）との接着強度を高めるために接着層（図示せず）が設けられている。
【００３０】
そして、上記の電子写真用定着部材を製造する場合、実施例１と同様の製造装置（４）を使用して、実施例１と同様の方法で電子写真用定着部材の製造を行なう。
【００３１】
本実施例では、樹脂被覆層（２Ｅ）の材料として四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ樹脂）を用いて成形温度３８０℃、引取速度３１ｍｍ／ｓ、樹脂吐出量９．９ｇ／ｍｉｎという条件で、外径２５．１６ｍｍ、肉厚０．０８ｍｍ、長さ３５０ｍｍのポリイミド樹脂製のエンドレスベルト（１Ｅ）を用いて電子写真用定着部材を製造した結果、該樹脂製のエンドレスベルト（１Ｅ）の周りに形成された樹脂被覆層（２Ｅ）の厚さは２６〜３３μｍであった。
なお、該樹脂製のエンドレスベルト（１Ｅ）は剛性が乏しいことから、均一な該樹脂被覆層（２Ｅ）を得る為に、該樹脂製のエンドレスベルト（１Ｅ）内面に外径２４．９５ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ３５０ｍｍの支持体を挿入したものを使用した。
【００３２】
このように、電子写真用定着部材を製造した場合にも、実施例１および実施例２と同様の作用効果を得ることが出来る。
【００３３】
本実施例以外、芯材は、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、ステンレススチールまたはその他の金属や合金等の金属製のエンドレスベルト（１Ｅ）であってもよい。
また、電子写真用定着部材は、図８に示すように、表面に弾性樹脂層（３Ｆ）が形成された樹脂製または金属製のエンドレスベルト（１Ｆ）を芯材として使用し、該弾性樹脂層（３Ｆ）の表面に樹脂被覆層（２Ｆ）を形成したものであってもよい。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態を実施例により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
例えば、上記実施例では、芯材（１）の周りに樹脂被覆層（２）を形成しながら、引取り手段（７）によって該芯材（１）を引取る場合を例示したが、芯材（１）の周りに樹脂被覆層（２）を形成した後、引取り手段（７）によって該芯材（１）を引取ってもよい。
また、本実施例以外、樹脂被覆層（２）が形成された芯材（１）を引取るための芯材引取り装置（７）は、３台以上設けられていてもよい。
更に、芯材（１）と樹脂被覆層（２）の樹脂との接着強度を高めるためのプライマー処理として、芯材（１）表面に粗面処理が施されていてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明では、電子写真用定着部材の製造工程数を削減することが出来、電子写真用定着部材の製造コストを大幅に削減することが可能となる。
また、一つの工程で芯材の周りに樹脂被覆層を形成することが出来るため、樹脂チューブのハンドリングの問題が生じることがなくなり、樹脂被覆層の厚さを非常に薄くすることが可能となる。
電子写真用定着部材の樹脂被覆層の厚みを２０μｍ以下に設定することが出来るため、ウォームアップ時間を短縮することが出来、定着性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１〜図４は本発明の一実施例を示すものである。
【図１】電子写真定着部材の断面図である。
【図２】電子写真定着部材の製造装置の説明図である。
【図３】電子写真定着部材の製造装置の拡大説明図である。
【図４】他の実施例の電子写真定着部材の断面図である。
図５および図６は本発明の他の実施例を示すものである。
【図５】電子写真定着部材の断面図である。
【図６】他の実施例の電子写真定着部材の断面図である。
図７および図８は本発明の更に他の実施例を示すものである。
【図７】電子写真定着部材の断面図である。
【図８】他の実施例の電子写真定着部材の断面図である。
【符号の説明】
１芯材
１Ａ，１Ｃ円筒状芯金
１Ｂ，１Ｄ円柱状芯金
１Ｅ，１Ｆエンドレスベルト
２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ）樹脂被覆層
３（３Ｃ，３Ｄ，３Ｆ）弾性樹脂層
７引取り手段（芯材引取り装置）
８芯材通し孔
９溶融樹脂流路
１０クロスヘッドダイ
１１押出機
１４支持手段（グリップ）
１６切断手段（樹脂切断カッター）

Claims

中心部に芯材通し孔を貫設し、該芯材通し孔の周囲に溶融樹脂流路を配置したクロスヘッドダイを押出機先端に配置し、該押出機の溶融樹脂吐出孔を該クロスヘッドダイの溶融樹脂導入部に接続し、該クロスヘッドダイの溶融樹脂流路に該押出機から溶融樹脂を供給するとともに、該芯材通し孔の入口側端から逐次芯材を挿入し、該溶融樹脂流路の端部吐出部より該芯材の周りに溶融樹脂を供給して樹脂被覆層を形成することを特徴とする電子写真用定着部材の製造方法。
芯材の表面に弾性樹脂層を形成し、該弾性樹脂層の表面に２０μｍ以下の厚みを有する樹脂被覆層を形成したことを特徴とする電子写真用定着部材。