JP2642816B2

JP2642816B2 - 複写機用分離爪

Info

Publication number: JP2642816B2
Application number: JP3257983A
Authority: JP
Inventors: 敏彦堤; 典正山谷; 芳郎沖; 文規里路
Original assignee: ENU TEI ENU KK; Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: ENU TEI ENU KK; Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1997-08-20
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: JPH05173444A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複写機用分離爪に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、乾式複写機などには、文字や図形
等に対応して感光ドラムの表面に形成された静電荷潜像
をトナー像に変換した後、このトナー像を給紙カセット
から供給されて来る紙面に転写し、さらに転写されたト
ナー像を紙面に定着させるために加熱された定着ローラ
によって表面を加熱加圧し、トナー像と紙繊維とを融着
させて両者が容易に離れないようにする機構が組み込ま
れている。そしてさらに定着ローラを通過した複写紙が
ローラに巻き付くことなく確実に排出されるために、分
離爪を用い、その先端をローラの外周面に密着させなが
ら複写紙の端をすくい上げる方法が採られる。したがっ
て、このような分離爪においてはローラの外周面に対し
て摩擦抵抗が小さくて表面を損傷しないこと、充分な機
械的強度、特に高温剛性を有し、その先端部形状に充分
な精度が得られること、さらにはトナーを粘着しないこ
となどの特性が要求される。

【０００３】特に近年になってからは、複写速度の高速
化に伴い、定着ローラによる加熱温度を高温に設定する
場合が多くなり、分離爪に対しても２５０℃以上、時に
は３００℃以上の耐熱性が要求されている。従来、この
ような分離爪の印刷用トナーに対する非粘着性の改善の
ためには、種々の提案がなされており、たとえば、フッ
素樹脂や特定の低分子量フッ素重合体の被膜を分離爪上
に形成させたり、フッ素樹脂等の被粘着性改良剤を分離
爪材料中に練り込むなどの方法が取られているが、耐熱
変形性の改善は、本質的に分離爪材料に使用される耐熱
性樹脂の種類によって決まる。すなわち、分離爪材料の
具体例として、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサル
ファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテル
ケトン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、
ポリサルホン、芳香族ポリエステル等が挙げられるが、
非晶性樹脂であるポリエーテルサルホン、ポリエーテル
イミド、ポリサルホン等は、ガラス転移点が２５０℃未
満であり、その転移温度では軟化が始まり耐熱性が低
い。また、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル
エーテルケトン、ポリエーテルケトンは結晶性樹脂であ
るため、ガラス繊維、炭素繊維等の耐熱性繊維類または
これら繊維にさらにマイカ、タルク等の無機粉末充填剤
を添加したものなどによる補強効果によって、耐熱性が
ある程度向上はするものの、定着ローラによる加熱が３
００℃以上になると、ローラに接する分離爪先端部が徐
々に変形して、その分離機能は著しく低下するという問
題があった。一方、ポリアミドイミドは、補強剤の添加
がなくても分離爪材として２５０℃を越える耐熱性を有
するが、３００℃以上では補強剤を添加しても分離爪先
端部が徐々に変形を生じ、前記同様分離機能を低下させ
る。

【０００４】さらに、耐熱性だけに注目すると、ポリイ
ミド樹脂がある。これまでに開発されたポリイミド樹脂
には、優れた特性を示すものが多いが、一般に脆弱で耐
熱衝撃性が不充分であり、軟化温度が高く、また、溶剤
に不溶のため、その成形には困難を伴っている。例えば
次式

【０００５】

【化２】で表わされるような基本骨格からなるポリイミド樹脂
（デュポン社製；商品名カプトン、ベスペル等）は、明
瞭なガラス転移温度を有せず、耐熱性に優れたポリイミ
ド樹脂であるが、成形材料として用いる場合には熱成形
加工が困難であり、実用的でない。

【０００６】また、複写機用分離爪の非粘着性を向上さ
せるために表面に形成されるフルオロカーボン樹脂被膜
には大別してつぎの２種類がある。その一つは、テトラ
フルオロエチレン（ＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、テトラ
フルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル重合体（ＰＦＡ）等々のフルオロカーボン樹脂が有機
溶剤に分散されたバインダー樹脂、たとえばエポキシ樹
脂、フェノール樹脂またはポリアミドイミド樹脂などの
中に混合されているエナメルタイプのもので、通常、加
工焼成温度はフルオロカーボン樹脂の融点まで上げる必
要はなく、バインダー樹脂の溶融または硬化温度（１８
０〜２５０℃程度）で充分であった。したがって、従来
の耐熱性樹脂に対して被膜処理を施すことができた。こ
のタイプの被膜は、焼成時に表面エネルギーの差によっ
てバインダー樹脂が下地材側に寄り、密着力を得、フル
オロカーボン樹脂が表層に出て、フルオロカーボン樹脂
の特性が現われるようになっているが、被膜表面はすべ
てフルオロカーボン樹脂でないため、本来の非粘着性特
性は得られない。しかし、このタイプの被膜でバインダ
ー樹脂にポリフェニレンサルファイドを用いたものにつ
いては、優れた非粘着性を得ることができる。その理由
は焼成温度が３００〜３５０℃であるため、混合されて
いるＴＦＥ、ＦＥＰ、またはＰＦＡが表層にて融解し、
フィルム状になっているからであって、被膜表面の非粘
着特性は本来のフルオロカーボン樹脂の特性とほぼ同等
なものとなる。そして、これまでにこのコーティング材
を適用できた複写機用分離爪材料は前述のポリイミド樹
脂（デュポン社製；商品名カプトン、ベスペル等）であ
り、射出成形の可能な材料はなかった。これに対して、
もう一つのタイプは、フルオロカーボン樹脂の温度を融
点以上に加熱して融着させるものであり、このタイプな
らば表面はすべてフルオロカーボン樹脂であるため、充
分な非粘着性を得ることができる。そして、融着された
フルオロカーボン樹脂としては非粘着性に優れるＴＦＥ
およびそのテロマー、ＦＥＰおよびＰＦＡなどが望まし
いが、いずれの融点も２８０℃以上であり、融着温度と
して最低３００℃は必要となる。しかし、この温度に耐
えられる成形可能な樹脂はなかった。そこで、融点が２
００℃以下のフルオロカーボン樹脂として、トリフルオ
ロクロロエチレン重合体（ＣＴＦＥ）、フルオロビニリ
デン（ＰＶＤＦ）が用いられたが、これらはいずれも非
粘着性において充分なものではなかった。

【０００７】しかし、近年、この焼成温度に耐えられる
射出成形可能なポリイミドとして特許請求の範囲に示し
たポリイミドが開発され、その分離爪も提案された（特
開平１−２５７８８４）。この特許出願では耐熱変形性
向上を目的としてチタン酸カリウム繊維等の補強充填材
を用いているが、この充填材のｐＨ値が８を超えるアル
カリ性である場合、溶融ブレンド工程、射出成形工程、
アニール工程およびコーティング膜焼成工程にてポリイ
ミドが分解する。結果として、分子量が不均一になり成
形体の収縮率のバラッキが大きくなったり、異常な発泡
が発生するという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の技術
において、優れた寸法安定性、耐熱変形性、非粘着性を
有し、かつ安定して製造できる複写機用分離爪は得られ
ないという問題点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、この発明は式

【００１０】

【化３】で表わされる繰り返し単位を有するポリイミドが５０〜
９０重量％とｐＨ値が８以下である針状充填材１０〜５
０重量％とからなる樹脂組成物、または前記ポリイミド
５０〜９０重量％、前記針状充填材が５〜４０重量％お
よび固体潤滑剤が５〜３０重量％で、針状充填材と固体
潤滑剤の合計量が全組成の１０〜５０重量％であるポリ
イミド樹脂組成物を使用し、射出成形によって得られた
成形物を２５０℃以上３４０℃以下の温度下で、成形中
のポリイミド成分の密度が少なくとも１．５％以上の増
加を起こすに足りる時間熱処理した後、その表面にテト
ラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、テトラフルオロエチレ
ン−ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）または
テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニル
エーテル重合体（ＰＦＡ）等のフルオロカーボン樹脂の
うちいずれかを主成分とする被膜を焼成時に溶融し、少
なくとも表面に連続した前記フルオロカーボン樹脂を形
成させ、表面の非粘着性を改良した複写機用分離爪とす
る手段を採用したものである。以下その詳細を述べる。

【００１１】まず、この発明で用いられる上記のポリイ
ミドは、原料として４，４’−ビス（３−アミノフェノ
キシ）ビフェニルとピロメリット酸二無水物をイミド化
して得られたものであり、熱可塑性を有している。

【００１２】また、この発明に用いる成形材料として
は、ポリイミドに針状充填材および固体潤滑剤を所定量
配合し溶融混練法、たとえば、加熱押出機にて均一混練
して粒状化したものを使用することができる。そして、
前記成形材料を３９０〜４５０℃の温度範囲に加熱し可
塑化させた後、金型中に充填し固化および離型すること
により目的の分離爪を得ることができ、得られた分離爪
に所定の熱処理を施すことにより、今までにない耐熱変
形性および寸法安定性に優れた分離爪とすることができ
る。

【００１３】この熱処理は、２５０〜３４０℃、好まし
くは２７０〜３３０℃の範囲で行なわれることが必要で
ある。なぜならば、３４０℃を越える温度下では、分離
爪に著しい熱変形が生じ実用上好ましくなく、一方、２
５０℃未満の温度下では、耐熱変形性の向上は得られな
いからである。さらに熱処理時間は加熱する温度により
大きく変化し、少なくとも２分以上、場合によっては数
週間必要となる。すなわち、この発明によると、熱処理
することによる分離爪の耐熱変形性の向上とその密度変
化とは一定の法則があり、分離爪の成形材料中のポリイ
ミド成分の密度が少なくとも１．５％以上の密度増加を
するに足りる時間を熱処理時間とすればよい。ここで、
ポリイミド成分の密度増加率は、熱処理前後の分離爪の
密度をＡＳＴＭ−Ｄ７９２に従い測定し、成形材料中の
各成分の配合比および密度から計算で求めることができ
る。なお、熱処理時間については、発明者らの実験結果
によると、２７０℃加熱下にて１２時間以上、２８０℃
加熱下にて１時間以上、３００℃加熱下にて１０分以
上、３３０℃加熱下にて２分以上、３４０℃加熱下にて
１０分以上が必要であり３３０℃加熱下にて所要時間が
最小となる。

【００１４】また、２６０℃以下の加熱処理の場合、数
週間以上の時間を必要とし、逆に３４０℃以上の加熱処
理の場合は、分離爪に著しい変形を生じさせるのでいず
れの場合も実用的でない。

【００１５】このような分離爪の熱処理は、分離爪を所
定温度に制御された加熱装置の中で実施されるが、その
加熱装置の型式にはとくに制限がない。しかし、通常は
電気加熱方式によるものが便利であり、装置内の雰囲気
としては、たとえば、熱風循環式や熱風流通式などを利
用することができる。

【００１６】この発明における針状充填材を列挙すると
ウォラストナイト、チタン酸カリウム繊維、ゾノライ
ト、水酸化マグネシウム、ほう酸アルミニウム等があ
る。

【００１７】上記の針状充填材においてポリイミドの分
解を考慮してｐＨ値は８以下とする。

【００１８】配合量としては、ポリイミド５０〜９０重
量％、針状充填材１０〜５０重量％である。ここで、針
状充填材の量が樹脂の５０重量％を越えてポリイミドの
量が５０重量％未満になると、混合が不充分で均一な組
成物が得られず、樹脂の流動性が失われて成形が困難に
なる。また、針状充填材の量が１０重量％未満の時は、
充分な補強効果が得られない。

【００１９】また、黒鉛、ＰＴＦＥ、二硫化モリブデ
ン、フッ化黒鉛、一酸化鉛などの固体潤滑剤を使用する
こともできる。そして、針状充填材の中でも特に、チタ
ン酸カリウム繊維については、その充填による耐熱変形
性の向上効果が顕著であり、直径が０．５〜２０μｍ、
長さが０．００５〜０．０５ｍｍのものが好ましく、さ
らに樹脂との親和性をもたせるために、シラン系カップ
リング剤およびチタネート系カップリング剤、その他目
的に応じた表面処理剤を施すこともできるが、これらに
限るものではない。

【００２０】一方、固体潤滑剤の中でも特に黒鉛、ＰＴ
ＦＥの充填により、分離爪とローラーの外周面に対し摩
擦抵抗は非常に小さくなり、かつローラに対しての非攻
撃性の向上効果に優れる。

【００２１】配合量としては、ポリイミド５０〜９０重
量％、針状充填材５〜４０重量％、固体潤滑剤５〜３０
重量％（針状充填材と固体潤滑剤の合計量は、全樹脂組
成の１０〜５０重量％）配合したものが好ましい。ここ
で、針状充填材と固体潤滑剤の合計量が樹脂の５０重量
％を越えてポリイミドの量が５０重量％未満になると、
混合が不充分で均一な組成物が得られず、樹脂の流動性
が失われて成形が困難になる。また、針状充填材と固体
潤滑剤の合計量が１０重量％未満の時は、充分な補強効
果が得られない。さらに、針状充填材と固体潤滑剤の合
計量が１０〜５０重量％であっても、針状充填材の量が
５重量％未満のときには耐熱変形性の補強効果が不充分
であり、逆に固体潤滑剤の量が５重量％未満であれば相
手ローラーの外周面に対する非攻撃性の効果が充分でな
い。また、針状充填材の量が４０重量％を越えると、ポ
リイミドと針状充填材のかさ密度が著しく異なるなどの
ため、混合が不充分となり、コンパウンド化の工程が困
難になり均一な組成物が得られない。固体潤滑剤の量が
３０重量％を越えると、組成物の流動性は著しく低下
し、得られた成形品の耐熱変形性も同様に著しく低下す
るので好ましくない。ここで、ポリイミド、針状充填材
および固体潤滑剤などの混合手段は、これらを個別に溶
融混合機に供給しても、また、これらを予めヘンシェル
ミキサー、タンブラーミキサー、リボンブレンダーなど
汎用の混合機で乾燥混合した後、溶融混合機に供給して
もよく、その具体的方法は、特に限定されるものではな
い。

【００２２】なお、この発明の目的を損なわない範囲内
で、さらに酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、着色
剤、難燃剤、帯電防止剤、結晶化促進剤などを適宜加え
てもよいことはいうまでもない。

【００２３】また、表面に優れた非粘着性を付与するに
は、この発明の樹脂組成物中のポリイミドの密度が１．
５％以上増加するように熱処理を施したものの表面にフ
ルオロカーボン樹脂を被覆し、焼成時に被膜を溶融さ
せ、少なくとも表面に連続したフルオロカーボン樹脂膜
を形成させればよい。この際のフルオロカーボン樹脂系
コーティング材には、エナメルタイプとして、中興化成
工業社製、商品名：ライティＳＦ−３０１、またはダイ
キン工業社製、商品名：タフコートエナメルＴＣＷ−
８８０９ＢＫなどを例示することができる。また、融
着させるタイプとしては、三井フロロ・デュポン社製：
ＰＦＡ−Ｘ５００ＣＬ、デュポン社製、商品名：バイダ
ックスＡＲなどがあり、ＴＦＥおよびそのテロマー、Ｆ
ＥＰ、ＰＦＡ等々の低分子量粉末またはディスパージョ
ンであればよい。

【００２４】表面への塗装手段としてはスプレーコーテ
ィング法、ディップコーティング法、静電塗装法、パウ
ダーコーティング法のいずれを用いても良い。また、こ
の場合、プライマー塗装の必要なものに関しては、予め
それを行なっておくと良い。そして、焼成工程における
加熱装置は、前述のポリイミド用の熱処理炉と同様のも
のでも良い。

【００２５】なお、膜厚は、５〜４０μｍが好ましい。
なぜならば、５μｍ未満の薄膜では耐摩耗性に劣り、４
０μｍを超える膜厚では先端Ｒ寸法を制御することが困
難となるという問題が発生する。

【００２６】さらに、融着させるタイプのフルオロカー
ボン樹脂系コーティング材に、耐摩耗性向上のための補
強材および潤滑財を添加するのも好ましく、また帯電防
止の目的としてカーボンブラックなどを添加しても良
い。

【００２７】

【作用】この発明における複写機用分離爪は、ポリイミ
ドを含む成形材料を分解することなく安定して溶融混
合、溶融成形でき、所定の熱処理をすることによって、
密度増加とともに著しく耐熱変形性および寸法安定性な
どが向上するものである。また、その表面にフルオロカ
ーボン樹脂を被覆し、焼成時に被膜を溶融させ、少なく
とも表面に連続したフルオロカーボン樹脂膜を形成する
ことにより表面に優れた非粘着性を付与することができ
るようになる。

【００２８】

【実施例】実施例および比較例に用いた諸原料を一括し
て示すとつぎのとおりである。なお、これら原材料の配
合割合はすべて重量％で示す。ポリイミド（三井東圧化学社製：Ｎｅｗ−ＴＰＩ＃４５０）チタン酸カリウムｐＨ７．０（大塚化学社製：ＴＩＳＭＯ−Ｄ１０２）チタン酸カリウムｐＨ８．０（大塚化学社製：ＴＩＳＭＯ−Ｄ１０２）チタン酸カリウムｐＨ９．０（大塚化学社製：ＴＩＳＭＯ−Ｄ１０２）水酸化マグネシウムｐＨ８．０（試薬一般）グラファイト（日本黒鉛社製：ＡＣＰ）ＰＴＦＥ（喜多村社製：ＫＴＬ６１０）コーティング用プライマー液（三井フロロ・デュポン社製：ＭＰ−９０２Ａｌ）コーティング用ＰＦＡ液（三井フロロ・デュポン社製：Ｘ５００Ｃｌ）実施例１〜９ポリイミドおよび各種材料〜を表１に示すような
割合（重量％）で乾式混合した後、二軸溶融押出機を用
いて３９０〜４００℃で押出して造粒し、得られたペレ
ットを射出成形機（シリンダー温度３９０〜４００℃、
射出圧力１０００ｋｇ／ｃｍ²、金型温度１８０℃）に
供給して成形し、分離爪の形状をした成形品（冨士ゼロ
ックス社製：乾式複写機ＦＸ−２７００型に使用の分離
爪と同形状のもの）を得、実施例１〜９においては２８
０℃、５時間の熱処理を行なった。また熱処理された成
形品に対してコーティング用プライマー液をスプレー
コーティングした後乾燥し、さらにその上にＰＦＡコー
ティング液を同様にスプレーコーティングした。それ
を３４０℃、３０分間加熱し融着被覆させた。

【００２９】得られた爪試験片（各実施例において５０
ヶの試験片を作製した）について熱処理後の寸法収縮率
の平均とその範囲および外観検査による発泡の有無とそ
の発泡数を調べた。その結果を表２に示す。比較例１〜４比較例１〜４についても実施例同様の手法にて表１に示
す内容にて試験片を得た。試験についても実施例同様の
事項を行ない表２に併記する。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明は、針状充填材のｐＨ値を８以下
としたので、これが加工工程中にポリイミドを分解させ
ることなく、優れた寸法安定性、耐熱変形性および非粘
着特性を有する複写機用分離爪を安定して提供するもの
であり、その産業上の意義は極めて大きいと言える。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者里路文規三重県四日市市川島町6200番の256 (56)参考文献特開平１−257884（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】式【化１】で表わされる繰り返し単位を有するポリイミド（以下ポ
リイミドと記す）が５０〜９０重量％とｐＨ値が８以下
である針状充填材１０〜５０重量％とからなる樹脂組成
物の成形品であることを特徴とする複写機用分離爪。
【請求項２】ポリイミドが５０〜９０重量％、ｐＨ値
が８以下である針状充填材が５〜４０重量％、固体潤滑
材が５〜３０重量％で、針状充填材と固体潤滑材の合計
量が全組成の１０〜５０重量％となる樹脂組成物の成形
品であることを特徴とする複写機用分離爪。
【請求項３】請求項１または２において、針状充填材
がチタン酸カリウム繊維であることを特徴とする複写機
用分離爪。