JP2018031996A - 高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材及び定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高導電性により帯電防止機能、高離型性、磨耗が少ないことによる高耐久化、高画質化をあわせ持つことができる定着装置を提供する。【解決手段】ＰＴＦＥ粉末に、アスペクト比９００以上、好ましくは１，０００以上のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を極少量添加した（重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満、好ましくは０．０１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満）ＰＴＦＥ粉末粒子表層に付着・混合したＰＴＦＥにより製作した高導電性による帯電防止・導電材料が極少量による高離型性・放射線処理による高い耐磨耗性材料を合わせ持つことにより、高温での耐久性ならびに、トナー等の付着を防ぎ、導電フィラーであるカーボン添加剤の脱落がない部材。【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ装置、それらの複数の機能を有する複合機等の定着または帯電防止機能を可能にするための高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材及び定着装置に関する。

例えば、電子写真方式の画像形成装置は、画像担持体である感光体（ドラム又はベルト）の周囲に帯電、露光、現像、転写、清掃、除電等の各手段を配しており、その感光体の表面を一様に帯電させ、印刷すべき文字等に対応した露光を行うことにより静電潜像を形成させ、それを現像剤であるトナーで現像する。そのトナー像を感光体から直接、あるいは一旦中間転写ベルトに転写した後、転写材である転写紙（用紙）に転写し、その転写紙が定着装置を通過することによってトナー像が転写紙に定着されて印刷を完了する。

この定着装置には、加熱される定着部材（定着ローラ、定着スリーブ又はベルト）と加圧部材（一般に加圧ローラ）とが食い込むように当接してニップ部を形成し、トナー像が転写された転写紙を、そのニップ部で挟んで加熱及び加圧しながら通紙させて、トナー像を転写紙に定着させる（特許文献１及び２）。

また、定着装置には、分離部材として分離ガイド板または分離爪を設けて、転写紙が定着部材に付着することを防止し、転写紙の分離性を確保している。また、定着された転写材をニップ部から次工程に搬送するためのガイド部材、転写材を冷却させる冷却装置、カールを除去するためのカール除去装置などを配設する必要もある。

この分離ガイド板または分離爪、ガイド部材、転写材冷却装置、カール除去装置などには、トナーの付着を防止するため離型性を確保するためにフッ素樹脂がコーティングまたは貼り付けられている（特許文献３）。

その他に、トナー付着を防止するため各種の部品にフッ素樹脂がコーティングまたは貼り付けられている。例えば、定着入口ガイド板、定着出口ガイド板、搬送コロ、転写材冷却装置（例えば特許文献４）、カール除去装置等も定着装置で加熱され、トナーが完全に固化していない状態でこれらの部品と接触するため、フッ素樹脂で処理していない金属または樹脂では離型しないためトナーが付着する問題があった。

特開平１１−２０２６５５号公報 特開２００１−９７６０４号公報 特開２０１４−２６１１８号公報 特開平１０−２４７０５２号公報

以上のように、定着部から転写紙が排出されるまでは、溶融されたトナーが付着しないように高離型性と、転写紙が高速で搬送されるため、転写紙が通過する部材は、異常な帯電が発生し、スムーズな搬送性能が得られなかった。そのため、高離型性と、高導電性材料が必須であった。これまでの材料では、導電性ＰＴＦＥにするためには、帯電防止のために添加されているカーボンブラック（ＣＢ）等の炭素系物質量を多量に添加する必要があった。そのため、離型性が不足すると同時に、表面が荒れて、定着ローラ、定着入口ガイド板、定着出口ガイド板（分離ガイド板）、ガイド部材、搬送コロ、転写材冷却装置、カール除去装置の部品に、トナーが付着する問題があった。また、現在市販されている導電性ＰＴＦＥとしては、日東電工（株）のＮＩＴＯＦＬＯＮがあるが、半導電性で、表面抵抗のカタログ値は、１０^２Ω／□から１０^６Ω／□と幅があり、使う上で安定しない問題があった。

この発明は、こんな実情に鑑みてなされたもので、材料自体に帯電防止機能をもたせ、高離型性を実現させ且つ高耐久化、表面の平滑性により高画質化を持たせ、トナーの付着ならびに材料からの添加したカーボンブラックの離脱の問題を解決することが可能な高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材及び定着装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。

請求項１に記載した発明は、ベース樹脂としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法であり、
アスペクト比９００以上でカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満を、前記ＰＴＦＥの粉末粒子表層に付着・混合し、
ラム押し出し成形法で薄肉チューブ状に製造することを特徴とする高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法である。

請求項２に記載した発明は、ベース樹脂としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法であり、
アスペクト比９００以上でカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満を、前記ＰＴＦＥの粉末粒子表層に付着・混合し、
スカイブド加工で薄肉シート状に製造することを特徴とする高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法である。

請求項３に記載した発明は、前記ＰＴＦＥの粉末粒子表層を膨潤させ、
前記ＣＮＴを樹脂表層に固定化したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法である。

請求項４に記載した発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材を、放射線処理をしたことを特徴とする高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法である。

請求項５に記載した発明は、ベース樹脂としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材であり、
前記ＰＴＦＥに、アスペクト比９００以上のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を、重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満を含むことを特徴とする高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材である。

請求項６に記載した発明は、画像をシート材に定着する定着部またはシート材を搬送する搬送部は、
請求項５に記載の高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材を、前記定着部または前記搬送部を構成する部材の一部に用いたことを特徴とする定着装置である。

この発明では、ベース樹脂としてＰＴＦＥを用い、アスペクト比９００以上でＣＮＴを重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満を、ＰＴＦＥの粉末粒子表層に付着・混合し、成形法で薄肉チューブ状に製造するか、スカイブド加工でシート状に製造する。このベース樹脂としてＰＴＦＥを用いた高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材である薄肉チューブまたは薄肉シートは、ＰＴＦＥに、アスペクト比９００以上でＣＮＴを、重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満を含み、柔軟性・離型性・導電性および経済性をあわせ持つことで、表面平滑性、含有カーボンフィラーの脱落発生を防止し、柔軟性が高く耐久性を高めることができ、例えばカラー画像形成装置用の定着部材として高画質、高離型・高耐久が得られる。アスペクト比９００以上でＣＮＴは、好ましくは０．０１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満、ＰＴＦＥの粉末粒子表層に付着・混合する。

また、ＰＴＦＥの粉末粒子表層を膨潤させ、ＣＮＴを樹脂表層に固定化したことで、ＣＮＴを、重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満、好ましくは０．０１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満で分散・混合をするプロセスにおいて、添加するＣＮＴは、樹脂粒子表層の三次構造である結晶同士間を膨潤させた後、樹脂結晶繊維構造の中に繊維状の結晶であるＣＮＴが埋まり込む構造のため、添加したＣＮＴは樹脂からの脱落がほぼない構造をもった、導電性・高離型性・高耐磨耗性をもつ、ＰＴＦＥの薄肉チューブ及び薄肉シートである。

定着装置は、画像をシート材に定着する定着部またはシート材を搬送する搬送部を備え、高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材を、定着部または搬送部を構成する部材の一部に用いる。この定着装置は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ装置、それらの複数の機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置に備えられ、高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材は、定着装置に備えられる画像をシート材に定着する定着部またはシート材を搬送する搬送部を構成する部材の一部に用いられる。

定着装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 定着装置の周辺構造を示す概略断面図である。 分離部材の他の実施の形態を示す定着装置の断面図である。 厚みと体積抵抗率の関係を示す図である。 体積抵抗率を示す図である。 引っ張る際のＣＮＴとＣＮＴの接点切れを示す図である。 時間と帯電電位の関係を示す図である。 電子顕微鏡写真（倍率５，０００倍）ＣＮＴ添加濃度０．０５ｗｔ％を示す図である。 電子顕微鏡写真（倍率１０，０００倍）ＣＮＴ添加濃度０．０５ｗｔ％を示す図である。 電子顕微鏡写真（倍率５，０００倍）ＣＮＴ添加濃度０．０２５ｗｔ％を示す図である。 電子顕微鏡写真（倍率１０，０００倍）ＣＮＴ添加濃度０．０２５ｗｔ％を示す図である。 電子顕微鏡写真（倍率５，０００倍）ＣＮＴ添加なしを示す図である。 電子顕微鏡写真（倍率１０，０００倍）ＣＮＴ添加なしを示す図である。

以下、この発明の高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材としての薄肉チューブ及び薄肉シートと、定着装置の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。

（画像形成装置の全体構成）
図１は定着装置が搭載された画像形成装置の全体構成を示す概略図であり、この実施の形態では、定着装置を画像形成装置として電子写真複写機（以下、単に「複写機」という。）に搭載した例を示している。

図１において、複写機Ａは、外部から伝達された画像データに応じて、転写材として所定の用紙（記録用紙）に対して多色または単色の画像を形成するものである。ただし、この実施の形態では単色の画像を形成する複写機を例示している。

この複写機Ａは、装置本体１に、原稿処理部１０、給紙部２０、画像形成部３０及び排紙部１５を備えている。原稿処理部１０は、原稿載置台１１、原稿搬送部１２及び原稿読取部１３を備えている。

原稿載置台１１は、透明ガラスからなり、原稿が載置可能な構成となっている。原稿搬送部１２は、原稿トレイ１２ａに積載された原稿を１枚ずつ搬送する構成である。この原稿搬送部１２は、紙面奥方向に回動自在に構成され、原稿載置台１１の上を開放することにより原稿載置台１１に原稿を置くことができるようになっている。原稿読取部１３は、原稿搬送部１２で搬送中の原稿または原稿載置台１１に載置された原稿を読み取るものであり、ミラー群１３ａ、集光レンズ１３ｂ及び撮像素子（ＣＣＤ）１３ｃを備えている。

給紙部２０は、給紙カセット２１及びピックアップローラ２２を備えている。ピックアップローラ２２は、給紙カセット２１の端部近傍に設けられ、給紙カセット２１から用紙（記録用紙）Ｐを１枚ずつピックアップして用紙搬送路２５に供給する。

画像形成部３０は、感光体ドラム３１、帯電器３２、現像器３３、クリーナ部３４、露光ユニット３５、転写ローラ３６を備える。画像形成部３０では、感光体ドラム３１上に帯電器３２により帯電し、現像器３３によりトナー像を形成する。このトナー像を転写ローラ３６により用紙（記録用紙）Ｐに転写し、感光体ドラム３１と転写ローラ３６とにより転写部Ｂが構成される。

画像形成部３０は、電子写真方式によるものであり、帯電器３２へのバイアス印加によって表面を一様に帯電した感光ドラム３１に、読み取りデータに基づいて露光ユニット３５からレーザ光を照射して静電潜像を形成する。この静電潜像を現像器３３によりトナー現像して可視像化する。また、トナー像の形成と同期するように、装置本体１の下部に装着された給紙カセット２１に装填されている用紙Ｐをピックアップローラ２２によってピックアップし、搬送ローラ３７によって感光ドラム３１と転写ローラ３６との間のニップ部へ搬送する。そして、転写ローラ３６へのバイアス印加によって感光ドラム３１上のトナー像を用紙Ｐに転写して画像形成する。トナー像が転写された用紙Ｐは定着装置３８に送られ、加熱、加圧されることによってトナー像が定着された後、排出ローラ３９によって排紙部１５に排出される。

（定着装置）
図２は定着装置の周辺構造を示す概略断面図、図３は分離部材の他の実施の形態を示す定着装置の断面図である。この実施の形態の定着装置３８は、内部にヒーター等の発熱体４３が設けられ、用紙Ｐの未定着トナーを加熱溶融させる定着部材としての定着ローラ４１と、加圧部材としての加圧ローラ４２とからなるローラ対で定着部４０が構成されている。このローラ対により用紙を挟持搬送する間に用紙Ｐを加熱、加圧することで用紙Ｐに転写された未定着のト
ナー像を定着させる。

定着部４０の上流側（感光体ドラム３１側）には、感光体ドラム３１からの用紙Ｐを定着ローラ４１と加圧ローラ４２の圧接部であるニップ部Ｎに案内するために、一対のガイドローラ９０と、定着入口ガイド板４４ａが設けられており、定着部４０の下流側には、トナー像が定着された用紙Ｐを排紙部１５へ向かって案内するための定着出口ガイド板４４ｂが設けられている。

また、定着ローラ４１の周面に対して選択的に当接し離間する可動式の剥離部材としての剥離爪４６が、ニップ部Ｎの下流側に設けられている。この剥離爪４６は駆動軸４７に軸支され、この駆動軸４７の一端部にはアーム４９が取付けられ、このアーム４９に、ソレノイド４８のプランジャ４８ａが軸支されている。

剥離部材としては、図３に示すように、定着ローラ４１から用紙Ｐを剥離案内するための剥離ガイド板５０を設けることができ、この実施の形態では、剥離ガイド５０の端部は、最大画像領域外で定着ローラ４１と接触するよう構成されているため、最大画像領域内においては定着ローラ４１と微小間隙をもって剥離ガイド５０は保持されている。これにより、比較的容易に、しかも精度の良い間隙量が得られるとともに、もし定着ローラ４１に傷が発生したとしても定着画像には悪影響を与えることは少ない。

図２に示すように、定着出口ガイド板４４ｂのさらに下流側には、カール除去装置８０が配置されている。カール除去装置８０は、駆動ローラ８１と従動ローラ８２とから構成されるローラ対を備えている。駆動ローラ８１は、例えばステンレススチール（ＳＵＳ）等の金属材料から形成された芯金から構成されている。従動ローラ８２は、駆動ローラ８１の上方に回転自在に支持され、例えばＳＵＳ等の金属材料から形成された芯金８２ａと、芯金８２ａの外周面に形成されたローラ部８２ｂと、から構成されている。従動ローラ８２は、駆動ローラ８１に圧接され、駆動ローラ８２の回転に従動して回転することができ、ニップ部を挿通させることにより定着装置３８から搬送された用紙Ｐのカールを除去する。

カール除去装置８０のさらに下流側には、定着を完了した用紙Ｐを搬送するための用紙搬送ガイド５５が設けられている。用紙搬送ガイド５５は、トナー像が定着されて搬送される用紙Ｐを支持するガイド部材としての下側搬送ガイドであって、用紙支持面５５ａを貫通するスリット状の通気孔５６が用紙搬送方向Ｙに直交する幅方向Ｘに沿って複数個設けられている。

また、用紙支持面５５ａには、用紙搬送ガイド５５と用紙Ｐとの接触面積を減らして摺動抵抗を小さくするために、幅方向Ｘに沿って複数本のガイドリブ５７が設けられている。通気孔５６とガイドリブ５７とは、幅方向Ｘに交互に配置されている。また、通気孔５６とガイドリブ５７とは、用紙搬送方向Ｙに沿って縦長に形成されている。

用紙搬送ガイド５５の用紙支持面５５ａと反対の下面側には、転写材冷却装置６０が設けられ、この転写材冷却装置６０は、用紙搬送ガイド５５と別体で構成された冷却ダクト６１が設けられている。この冷却ダクト６１は、定着部４０で加熱されて用紙搬送ガイド５５上を搬送される用紙Ｐを冷却するためにエアを流すためのものであり、用紙搬送ガイド５５上を通過する定着済みの用紙Ｐに冷却風を送風する通気路６２を備えている。このような構成によれば、未定着のトナー像を保持した用紙Ｐに冷却風（冷却エア）の影響を与えることなく、用紙搬送ガイド５５上を通過する定着済み用紙Ｐの冷却を効率的に行うことができる。この転写材冷却装置６０の下流側には、一対の搬送ローラ７０が配置され、この搬送ローラ７０、排出ローラ３９によって定着済み用紙Ｐは排紙部１５に排出され、定着装置３０から装置外に排出される構成である。その他に１対のローラで構成されている冷却装置もある。

画像形成装置としての複写機Ａには、転写部Ｂから定着装置３８の定着部４０のニップ部Ｎに搬送し、ニップ部Ｎにより定着後、定着装置３８から装置外に排出される用紙Ｐの搬送経路Ｋを備える。この搬送経路Ｋは、一対のガイドローラ９０と、定着入口ガイド板４４ａ、定着出口ガイド板４４ｂ、カール除去装置８０、転写材冷却装置６０、用紙搬送ガイド５５、一対の搬送ローラ７０により構成される。

また、定着装置３８は、加熱させた定着ローラ４１と加圧ローラ４２とを備え、定着ローラ４１と加圧ローラ４２とが当接してニップ部Ｎを形成し、トナー像が転写された用紙Ｐをニップ部Ｎで挟んで通過させることによってトナー像を用紙Ｐに定着させる構成である。

定着ローラ４１は、基材４１ａと表層４１ｂの間にシリコーンゴム４１ｃを有する。このシリコーンゴム４１ｃを１００μｍ〜２ｍｍとし、定着ローラ４１の表層４１ｂに、高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉チューブＳを設ける。

高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉チューブＳは、ベース樹脂としてＰＴＦＥを用い、アスペクト比９００以上でＣＮＴを重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満を、ＰＴＦＥの粉末粒子表層に付着・混合し、一般的であるラム押し出し成形法で成形した。その薄肉チューブＳを定着ローラの芯金であるアルミニウムの上に、被服している。薄肉チューブＳは、ＰＴＦＥに、アスペクト比９００以上でＣＮＴを、重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満を含み、柔軟性・離型性・導電性および経済性をあわせ持つことで、表面平滑性、含有カーボンフィラーの脱落発生を防止し、柔軟性が高く耐久性を高めることができ、例えばカラー画像形成装置用の定着部材として高画質、高耐久が得られる。アスペクト比９００以上でＣＮＴは、好ましくは０．０１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満、ＰＴＦＥの粉末粒子表層に付着・混合する。

また、ＰＴＦＥの粉末粒子表層を膨潤させ、ＣＮＴを樹脂表層に固定化したことで、ＣＮＴを、重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満、好ましくは０．０１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満で分散・混合をするプロセスにおいて、添加するＣＮＴは、樹脂粒子表層の三次構造である結晶同士間を膨潤させた後、樹脂結晶繊維構造の中に繊維状の結晶であるＣＮＴが埋まりこむ構造のため、添加したＣＮＴは樹脂からの脱落がほぼない構造をもった、導電性をもつ、ＰＴＦＥである。

高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉チューブＳは、定着装置３８に備えられる画像をシート材である用紙Ｐに定着する定着部を構成する定着ローラ４１の表層４１ｂに用いられるが、シート材である用紙Ｐを搬送する搬送部を構成する部材の一部、例えば搬送経路Ｋを構成する定着入口ガイド板４４ａ、定着出口ガイド板４４ｂ、剥離爪４６、剥離ガイド板５０などの剥離部材、用紙搬送ガイド５５などのガイド部材、ガイドローラ９０などの搬送部材、転写材冷却装置６０、カール除去装置８０の部品等には、高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートが用いられる。また、定着装置３８は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ装置、それらの複数の機能を有する複合機などの電子写真方式の画像形成装置に備えられる。
[実施例１]

（ＣＮＴ]含む樹脂粒子中のＣＮＴのアスペクト比の評価）
旭硝子製 ＰＴＦＥ Ｇ１６３は、平均粒径２５μｍフッ素樹脂を用意し、ＰＴＦＥと大陽日酸素株式会社製ＣＮＴが均一に分散したメチルエチルケトン（ＭＥＫ）分散液を混合し、ＭＥＫ溶媒によりポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）樹脂粒子の表面を膨潤させたのち、分散しているＣＮＴを樹脂粒子表面近傍に付着固定化する。その後、溶媒をろ過・乾燥し、ＣＮＴを０．０５ｗｔ％含んだＰＴＦＥ樹脂粒子を作製した。

ＣＮＴを含んだ樹脂粒子の表面に付着するＣＮＴの様子を電子顕微鏡（日本電子製 形式ＪＳＭ−７４０１Ｆ）にて観察したものを図８の写真１および図９の写真２に示す。写真１には５，０００倍の倍率で、１つのＰＴＦＥ樹脂粒子全体がとらえられており、粒子径はスケールバーから２５μｍ〜３０μｍである。また、写真２は写真１の一部を１０，０００倍に拡大した写真となっており、ＣＮＴが観察される。このＣＮＴの長さは、スケールバーより９〜１０μｍの長さがあることがわかる。大陽日酸株式会社製ＣＮＴは、基板法により製造していることから直径が均一であり、平均１０ｎｍ程度であるため、アスペクト比（長さ／直径比）で９００〜１０００程度である。
（導電性評価方法）
三菱化学製 ロレスタにより４端子法にて表面抵抗率及び体積抵抗を測定。

ＣＮＴを０．０５ｗｔ％含むＰＴＦＥ樹脂粒子を、粉体をプレス機（三庄インダストリー株式会社製 形式ＴＢ−５０ Ｈ）にて圧力４８ＭＰａにて圧縮成形し、直径φ３０ｍｍ×厚み２．８ｍｍのコイン型の成形体を形成後、真空電気炉にて３６０℃で４時間焼成した後、三菱化学製 ロレスタにより４端子法にて表面抵抗率１０^３ Ω／□、体積抵抗率で１０^２Ω・ｃｍの値が計測された。
（ＣＮＴを０．０５ｗｔ％含む高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートの導電性評価）

ＣＮＴを０．０５ｗｔ％含むＰＴＦＥ樹脂粒子を、直径φ１５０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの円柱状の型に装填し、圧力１５ＭＰａにて圧縮成形を行い円柱状のビュレットを作製する。その後、温度３５０℃にて焼成炉の中で加熱を２時間実施し、その後冷却する。円柱状のビュレットを回転機にかけて、カッターを当てるスカイブド加工で、ビュレットから厚さ０．０２５ｍｍ〜１ｍｍの薄肉の高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートを作製した。

厚さ０．０２５ｍｍ〜１ｍｍの高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートの体積抵抗率は、図４に示すとおり厚みが薄くなると大きくなる現象がみられた。さらに、０．１ｍｍ、０．０５ｍｍの高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シート（３ｃｍ×３ｃｍ）を一定方向に３．５ｃｍ（１６％）伸ばした後、体積抵抗率を測定したところ、図５に示すとおり体積抵抗率は増大する結果が得られた。
[実施例２]

（ＣＮＴを含む樹脂粒子中のＣＮＴのアスペクト比の評価）
旭硝子製 ＰＴＦＥ Ｇ１６３は、平均粒径２５μｍフッ素樹脂を用意し、ＰＴＦＥと大陽日酸素株式会社製ＣＮＴが均一に分散したメチルエチルケトン （ＭＥＫ）分散液を混合し、ＭＥＫ溶媒によりＰＴＦＥ樹脂粒子の表面を膨潤させたのち、分散しているＣＮＴを樹脂粒子表面近傍に付着固定化する。その後、溶媒をろ過・乾燥し、ＣＮＴを０．０２５ｗｔ％含んだＰＴＦＥ樹脂粒子を作製した。

ＣＮＴを含んだ樹脂粒子の表面に付着するＣＮＴの様子を電子顕微鏡（日本電子製 形式ＪＳＭ−７４０１Ｆ）にて観察したものを図１０の写真３および図１１の写真４に示す。写真３には５，０００倍の倍率で、１つのＰＴＦＥ樹脂粒子全体がとらえられており、粒子径はスケールバーから２５μｍ〜３０μｍである。また、写真４は写真３の一部を１０，０００倍に拡大した写真となっており、ＣＮＴが粒子から少し飛び出した状態となっている様子が観察される。このＣＮＴの長さは、スケールバーより９〜１０μｍの長さがあることがわかる。大陽日酸株式会社製ＣＮＴは、基板法により製造していることから直径が均一であり平均１０ｎｍ程度であるため、アスペクト比（長さ／直径比）で９００〜１０００程度である。

（ＣＮＴを含まない樹脂粒子の観察）
ＣＮＴを含まない樹脂粒子の電子顕微鏡（日本電子製 形式ＪＳＭ−７４０１Ｆ）にて観察したものを図１２の写真５、図１３の写真６に示す。樹脂粒子の径は、スケールバーから２５〜３０μｍである。また、樹脂粒子の表面はフッ素樹脂特有の密な、つるつるした、ち密な表面であり、ＣＮＴを含むものに比べて表面が膨潤していない様子が観察される。

（ＣＮＴを０．０２５ｗｔ％含む高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートの導電性評価）
ＣＮＴを０．０２５ｗｔ％含むＰＴＦＥ樹脂粒子を、粉体をプレス機（三庄インダストリー株式会社製 形式ＴＢ−５０ Ｈ）にて圧力４８ＭＰａにて圧縮成形し、直径φ３０ｍｍ×厚み２．８ｍｍのコイン型の成形体を形成後、真空電気炉にて３６０℃で４時間焼成した後、三菱化学製 ロレスタにより４端子法にて表面抵抗率を計測すると１０^４Ω／□、体積抵抗率で１０^３Ω・ｃｍの値が計測された。

ＣＮＴを０．０２５ｗｔ％含むＰＴＦＥ樹脂粒子を、直径φ１５０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの円柱状の型に装填し、圧力１５ＭＰａにて圧縮成形を行い、ビュレットを作製する。その後、温度３５０℃にて焼成炉の中で加熱を２時間実施し、その後冷却する。円柱状のビュレットを回転機にかけて、カッターをあてるスカイブド加工で、ビュレットから厚さ０．０２５ｍｍ〜１ｍｍの高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートを作製した。

厚さ０．０２５ｍｍ〜１ｍｍの高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートの体積抵抗率は、図４に示すとおり厚みが薄くなると大きくなる現象がみられた。また、熱伝導率は０．５２Ｗ／ｍ・Ｋであった。さらに、０．１ｍｍの高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シート（３ｃｍ×３ｃｍ）を一定方向に３．５ｃｍ（１６％）伸ばした後、体積抵抗率を測定したところ、図５に示すとおり体積抵抗率は増大（１０^１１Ω・ｃｍ以上）する結果が得られた。

厚さ０．０２５ｍｍ〜１ｍｍの高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートは、厚みを薄くすることで、体積抵抗率が高くなるのは高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートを巻き取る際にシートにかかる張力により樹脂が引っ張られることが原因である。引っ張る際に図６に示したように、ＣＮＴとＣＮＴの接点が切れてしまう問題がある。できるだけ、長尺の（アスペクト比の大きい）ＣＮＴを均一に混合することにより、薄い高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートにおいても安定した帯電防止性能を発揮するものである。

（ＣＮＴを０．０２５ｗｔ％、０．０５ｗｔ％含むＰＴＦＥの除電効果の評価）
ＣＮＴを０．０５ｗｔ％、０．０２５ｗｔ％含む、ＰＴＦＥ樹脂粒子をプレス機（三庄インダストリー株式会社製 形式ＴＢ−５０ Ｈ）にて圧力４８ＭＰａにて圧縮成形し、直径φ３０ｍｍ×厚み２．８ｍｍのコイン型の成形体を形成後、真空電気炉にて３６０℃で４時間焼成した後、コイン成形体の表面に１０００Ｖの電圧をかけておき、裏面を接地しておく。電圧を計測しながら、供給電圧を切ると、図７に示すとおり０．５秒以内に１０Ｖ以下の電圧に下がることが確認できる。同時に、アルミニウムの板についても実施したが、同様に０．５秒以内に１０Ｖ以下の電圧に下がることが確認できる。この現象は、部品材が静電気によって帯電した際に、短い時間で除電できる性能を示している。ここで、この発明部材の高熱伝導性に付いて記載する。ＰＴＦＥにＣＢを３ｗｔ％添加で熱伝導率は、０．５４Ｗ／ｍ・Ｋであり、それに対し、この発明は、ＣＮＴ０．０２５ｗｔ％でほぼ同じの０．５２Ｗ／ｍ・Ｋであり、いかに少ない量で高熱伝導が得られるか分かる。

（ＣＮＴを含まない樹脂）
ＣＮＴを含まないＰＴＦＥを上記と同じように圧縮成形、コイン成形体の表面に１０００Ｖの電圧をかけておき、裏面を接地しておく。電圧を計測しながら、供給電圧を切ると、１０００Ｖの電位を保ったまま電圧がさがらないことが確認できる。この現象は、部品材が静電気によって帯電した際に、除電できない性能を示している。
[実施例３]

（耐摩耗性向上の評価）
ＣＮＴを０．０５ｗｔ％、０．０２５ｗｔ％含むＰＴＦＥ樹脂粒子を、直径φ１５０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの円柱状の型に装填し、圧力１５ＭＰａにて圧縮成形を行い、ビュレットを作製する。その後、温度３５０℃にて焼成炉の中で加熱を２時間実施し、その後冷却する。円柱状のビュレットを回転機にかけて、カッターを当てるスカイブド加工で、ビュレットから厚さ０．０２５ｍｍの高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シートを作製した後、α３３０℃、Ａｒ雰囲気でα線を線量１００ｋＧｙで照射した。表１に示すように、ＣＮＴを０．０２５ｗｔ％もしくは０．０５ｗｔ％含み、かつ放射線を照射にしたものについては、摩耗量が格段に小さくなった。樹脂の架橋が起こることにより、摩耗性が向上したものである。
（磨耗量及び動摩擦係数測定方法）
ＪＩＳＫ７２１８Ａ法に準ずる往復型摩擦試験機を下記の試験条件で評価した。
・ 試験速度：０．５ｍ／Ｓ、相手材：ＳＵＳ３０４ 荷重：５Ｋｇｆ
・ 滑り速度：０．２ｋｍ

表-１
[実施例４]

（定着ローラによる高離形性の評価）
高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉ューブＳは、ベース樹脂としてＰＴＦＥを用い、アスペクト比９００以上でＣＮＴを重量比率０．０５ｗｔ％ＰＴＦＥの粉末粒子表層に付着・混合し、一般的であるラム押し出し成型法で厚さ０．０２５ｍｍのチューブに成型し、α３３０℃、Ａｒ雰囲気でα線を線量１００ｋＧｙで照射した。その後接着処理し、φ４０ｍｍのローラ芯金であるアルミの上に、被服している。ローラ表面は、光沢があり、表面粗さ（Ｒａ）は、０．０８であった。定着入り口ガイド板４４ａ、分離板４９、ガイド部材５５には、上記と同じ処方でビュレットからスカイブド加工で、厚さ０．０５ｍｍのシートを作成し、チューブＳと同様に囲気でα線を照射した。そして接着処理し、貼り付けた。

定着ローラには内部ヒーターが内蔵され図示しない温度制御部材で制御されている。定着ローラと加圧ローラの接触幅であるニップ部は、１０ｍｍで転写材の搬送速度は３００ｍｍ／秒で行った。使用したトナーはモノクロ機用で、転写材は一般的にオフィスで使用する７０ｇ／ｍ^２ の紙を用いていた。

比較としての従来例は、旭硝子製 ＡＤ９１１Ｅ（ＰＴＦＥ樹脂粒子０．２５μｍ）にキシダ化学製アセチレンブラック６ｗｔ％を分散したディスパーションを、実施例４と同じ形状の定着ローラにスプレー法により塗布し、フッ素樹脂膜を３５０℃で焼成した。定着入り口ガイド板、分離板、ガイド部材のシートには上記と同じ処方で、ビュレットからスカイブド加工で厚さ０．０５ｍｍのシートを作成し、エッチング処理後、粘着剤加工した物を各部品に貼り付けた。

（離型幅の評価方法）
実施形態と比較例の定着装置を用いて転写材の搬送速度は３００ｍｍ／秒でニップ幅は１０ｍｍ、転写材は一般的にオフィスで使用する７０ｇ／ｍ^２ の紙を用い行った。測定方法は、定着ローラの温度を１２０℃から２１０℃まで１０℃毎にトナー像を通し、そのトナーが定着されてからホットオフセットが発生する温度まで確認した。この方法は、業界では周知である。

測定結果を表２に示したように、本発明品は、１２０℃ではコールドオフセットで、１３０℃で定着良好であった。そして、２１０℃でホットオフセットが発生した。離型幅は、７０ｄｅｇの温度領域があり、比較例の離型幅は、５０ｄｅｇであった。理由は、アセチレンブラックｗｔ６％を分散したため、ＰＴＦＥ樹脂本来の離型性能が出なかったためと予測出来る。本発明品は、ＣＮＴが０．０５ｗｔ％と極少量であるため、ＰＴＦＥ表面にはＣＮＴが出てこないため、殆ど純ＰＴＦＥの性能が発揮出来ている。

表−２

（通紙によるＣＮＴ含有ＰＴＦＥの耐久性の評価）
離型幅の評価と同様に７０ｇ／ｍ^２紙をトータル５０万枚通紙し、１０万枚毎に通紙による摩耗量とトナー付着の不具合を評価した。定着ローラ及び加圧ローラ以外の部品は、紙の通紙によって被覆されている離型層であるフッ素樹脂が少しずつ摩耗で剥れたり、表面性が悪化してトナー付着が発生する。当然、トナーが付着すると分離板の場合はベタ画像部にいたその付着トナーにより引っ掻き傷がでる。また、定着前の入口ガイド板、定着後の出口ガイド板にトナーが付着すると通紙がスムーズでなくなり、トナーの塊でジャムする不具合が発生する場合がある。その他には、排紙ローラにトナーが付着すると転写材にオフセットとして汚れがでる。

５０万枚の通紙評価の結果を表―３に示したが、導電剤としてアセチレンブラックを添加したシートは、離型性が劣るため、各種部品でトナー付着が出た、その他に耐磨耗性が悪いため、定着ローラの場合、３０万枚で磨耗とタナー付着が同時に発生している。それに対し本発明品は、５０万枚何の問題もなく通紙出来ている。
表―３


[実施例５]

アスペクト比が９００で、ＣＮＴを０．００１ｗｔ％含むＰＴＦＥ樹脂粒子を、直径φ１５０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの円柱状の型に装填し、圧力１５ＭＰａにて圧縮成形を行い円柱状のビュレットを作製する。その後、温度３５０℃にて焼成炉の中で加熱を２時間実施し、その後冷却する。円柱状のビュレットを回転機にかけて、カッターを当てるスカイブド加工で、ビュレットから厚さ０．０２５の薄肉シートを作製した。
[実施例６]

アスペクト比が９００で、ＣＮＴを０．０４ｗｔ％含むＰＴＦＥ樹脂粒子を、直径φ１５０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの円柱状の型に装填し、圧力１５ＭＰａにて圧縮成形を行い円柱状のビュレットを作製する。その後、温度３５０℃にて焼成炉の中で加熱を２時間実施し、その後冷却する。円柱状のビュレットを回転機にかけて、カッターを当てるスカイブド加工で、ビュレットから厚さ０．０２５の薄肉シートを作製した。実施例５、６で作成したシートの表面抵抗、離型性、耐磨耗性の評価を行った。

その結果を表−４に示す。この表の離型性評価方法は、油性ペン（サクラ製マイネーム）でシートに字を書き込む。その字の状態が小さな粒状になり、布で綺麗にふき取れて痕跡がなければ◎、一部がとれて微かに残ったら○、書いた字が残った場合は×とした。
この評価法は、フッ素樹脂の評価法として一般的である。
表−４

表−４のように、ＣＮＴの下限値であっても帯電防止性能である表面抵抗値は複写機・プリンターが必要とされる帯電防止性能の限界範囲には収まっている。逆にＣＮＴ含有量の上限は、磨耗量が多いが使える範囲である。

アスペクト９００以上での、ＣＮＴ含有量と各特性の関係を表―５に示す。
表−５

[比較例１]
アスペクト比が要件から外れた８９０で、ＣＮＴを０．００１ｗｔ％含むＰＴＦＥ樹脂粒子を、直径φ１５０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの円柱状の型に装填し、圧力１５ＭＰａにて圧縮成形を行い円柱状のビュレットを作製する。その後、温度３５０℃にて焼成炉の中で加熱を２時間実施し、その後冷却する。円柱状のビュレットを回転機にかけて、カッターを当てるスカイブド加工で、ビュレットから厚さ０．０２５ｍｍの薄肉シートを作製した。

[比較例２]
アスペクト比９００で、ＣＮＴが要件から外れた０．０００９ｗｔ％含むＰＴＦＥ樹脂粒子を、直径φ１５０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの円柱状の型に装填し、圧力１５ＭＰａにて圧縮成形を行い円柱状のビュレットを作製する。その後、温度３５０℃にて焼成炉の中で加熱を２時間実施し、その後冷却する。円柱状のビュレットを回転機にかけて、カッターを当てるスカイブド加工で、ビュレットから厚さ０．０２５ｍｍの薄肉シートを作製した。

[比較例３]
アスペクト比８９０で、ＣＮＴ添加量を上限側にした０．５ｗｔ％含むＰＴＦＥ樹脂粒子を、直径φ１５０ｍｍ×高さ１５０ｍｍの円柱状の型に装填し、圧力１５ＭＰａにて圧縮成形を行い円柱状のビュレットを作製する。その後、温度３５０℃にて焼成炉の中で加熱を２時間実施し、その後冷却する。円柱状のビュレットを回転機にかけて、カッターを当てるスカイブド加工で、ビュレットから厚さ０．０２５ｍｍの薄肉シートを作製した。比較例１から３までのシートの性能比較を表−６に示す。
表−６
比較例１，２，３を表−７にまとめた
表−７。
比較例―１と２は、帯電防止性能であるロレスタでの表面抵抗が、複写機、プリンターで必要な９乗台が得られていない。比較例―３は、帯電防止性能、離型性は問題ないが、耐磨耗性が悪く、使えない。

なお、前記した実施例１〜６及び比較例１〜３は、スカイブド加工で薄肉シート状に製造したが、同様にしてラム押し出し成形法で薄肉チューブ状に製造して高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材を得ることができた。

この発明は、複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ装置、それらの複数の機能を有する複合機等の定着または帯電防止機能が必要なポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の部品において、高耐久化、高画質化、また帯電防止性をあわせ持つことにより、高温での耐久性ならびに、トナー等の付着を防ぎ、導電フィラーであるカーボン添加剤の脱落問題を解決することが可能である。

Ａ 複写機
Ｂ 転写部
Ｋ 搬送経路
Ｐ 用紙
Ｎ ニップ部
Ｓ 高導電性・高離型性・高耐磨耗性薄肉シート
１ 装置本体
１０ 原稿処理部
１１ 原稿載置台
１２ 原稿搬送部
１３ 原稿読取部
１５ 排紙部
１６ 吸引ファン
２０ 給紙部
２１ 給紙カセット
２２ ピックアップローラ
２５ 用紙搬送路
３０ 画像形成部
３１ 感光体ドラム
３２ 帯電器
３３ 現像器
３４ クリーナ部
３５ 露光ユニット
３６ 転写ローラ
３８ 定着装置
３９ 排出ローラ
４０ 定着部
４１ 定着ローラ
４２ 加圧ローラ
４４ａ 定着入口ガイド板
４４ｂ 定着出口ガイド板
４６ 剥離爪
４９ 剥離板
５５ 用紙搬送ガイド
６０ 転写材冷却装置
６１ 冷却ダクト
６２ 通気路
７０ 一対の搬送ローラ
８０ カール除去装置
８１ 駆動ローラ
８２ 従動ローラ
８３ ローラ対

Claims (6)

1. ベース樹脂としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法であり、
   アスペクト比９００以上でカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満を、前記ＰＴＦＥの粉末粒子表層に付着・混合し、
   ラム押し出し成形法で薄肉チューブ状に製造することを特徴とする高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法。
2. ベース樹脂としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた高導電性・高離型性・高耐磨耗性・高熱伝導性部材の製造方法であり、
   アスペクト比９００以上でカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満を、前記ＰＴＦＥの粉末粒子表層に付着・混合し、
   スカイブド加工で薄肉シート状に製造することを特徴とする高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法。
3. 前記ＰＴＦＥの粉末粒子表層を膨潤させ、
   前記ＣＮＴを樹脂表層に固定化したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高導電性・高離型性・高耐磨耗性・高熱伝導性部材を、放射線処理をしたことを特徴とする高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材の製造方法。
5. ベース樹脂としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いた高導電性・高離型性・高耐磨耗性・高熱伝導性部材であり、
   前記ＰＴＦＥに、アスペクト比９００以上のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を、重量比率０．００１ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満を含むことを特徴とする高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材。
6. 画像をシート材に定着する定着部またはシート材を搬送する搬送部は、
   請求項５に記載の高導電性・高離型性・高耐磨耗性部材を、前記定着部または前記搬送部を構成する部材の一部に用いたことを特徴とする定着装置。