JP3290889B2 - フッ素樹脂被覆ポリイミドフィルムの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子複写機などの
熱定着部での使用に適したフッ素樹脂被覆ポリイミドフ
ィルムの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式による普通紙複
写機、いわゆる電子複写機としては、光により電荷を発
生する感光体を利用して静電潜像を形成し、その静電潜
像に着色荷電粉体であるトナーを付着させて現像すなわ
ち可視像化し、これを熱により記録紙上に定着させる方
式のものが知られている。定着にあたっては、内部にヒ
ータを備えた熱定着ローラを用いる方式が一般的であ
る。これは、熱定着ローラに圧接して加圧ローラを設
け、この２つのローラ間に、トナー像が形成された記録
紙を順次送りこむことによってトナーの加熱溶融を行
い、トナー像を記録紙上に定着させるという方法であ
る。

【０００３】ところで、近年の複写機のめざましい普及
に伴い、機器の簡易化・小型化、そして高速化・省エネ
ルギー化の要求がさらに高まっている。そのような要求
に応えるべく、熱定着ローラを使用しない熱定着方式が
開発されている。そのような方式の一つとして、熱定着
ローラの代わりに、ポリイミドあるいはポリイミド系樹
脂フィルムからなるシームレス管状物、すなわちポリイ
ミドチューブを使用するようにした、フィルム定着方式
とよばれるものがある。

【０００４】この方式による定着装置は、薄膜ポリイミ
ドフィルムからなるチューブの内側にヒータと駆動ロー
ルとを備え、ヒータに圧接した部分の外側に加圧ロール
を備えた構造を有しており、さらにポリイミドチューブ
の内側には、フィルムのエンドレス走行を安定させるた
めのテンションローラや、ヒータのホルダーなどが必要
に応じて設けられる。定着にあたっては、トナー像を形
成した記録紙をポリイミドチューブと加圧ロールとの間
に供給しつつ、ポリイミドチューブ内側のヒータからの
加熱により、順次トナー像を定着させる機構となってい
る。

【０００５】この定着装置は、薄いポリイミドフィルム
の内側に設置されたヒータが、外表面上を通過する記録
紙上のトナーを加熱し溶融させることによって熱定着を
行なうため、熱定着ローラのように予め定着ローラを予
備加熱する時間を必要とせず、電源スイッチを入れると
すぐに熱定着を開始できるという特長を有している。ま
た、熱容量の大きいローラを加熱する必要がないことか
ら、ヒータの電気容量も小さくて済み消費電力も少ない
という利点もある。

【０００６】このようなポリイミドチューブにおいて、
厚みにバラツキがあるとトナーの溶融が均一にできなく
なり、オフセット現象が発生する。また、チューブの周
長差、すなわち管状物の長さ方向における内径のバラツ
キは、薄膜チューブを２軸又は３軸間で回転させる場合
に、チューブの長さ方向への蛇行を発生させることにな
る。したがって、ポリイミドチューブの熱定着用シーム
レスベルトとしての使途に対しては、精度の高い円筒度
が要求される。また、駆動プーリーからの駆動力をチュ
ーブにスムーズに伝達するためには、チューブの内面の
粗さも用途に応じて一定の粗度が必要である。

【０００７】そこで、熱定着フィルムとしての使用に適
して厚みの一様なポリイミドフィルムのシームレスチュ
ーブを得るため、これまでにも様々な方法が提案されて
いる。なお、ポリイミドチューブの製造に際しては、熱
可塑性樹脂で作るチューブのように押出成形やインフレ
ーションまたは真空成形ができないという問題がある。
そのため、たとえば特開平３−１８０３０９号公報や特
開平３−２６１５１８号公報に開示されているように、
芯体となる金型の外面にポリアミド酸溶液のようなポリ
イミド前駆体溶液を均一な厚さで付着させ、加熱により
乾燥およびイミド化した後、チューブ状物を芯体から分
離するという方法が、その代表的な製造方法として開発
されている。

【０００８】熱定着フィルムとして実用に供されるポリ
イミドシームレスチューブは、トナーとの離型性を高め
るため、チューブ状物の表面にさらにフッ素樹脂層を設
けて重層構造とされることが多い。このような重層構造
のポリイミドチューブとしては、厚さ５０μｍ程度のポ
リイミドチューブ上に厚さ１０μｍ程度のフッ素樹脂層
を形成したものが一般的である。

【０００９】このような重層チューブを得るにあたって
は、通常、イミド化してなるチューブ状物を芯体から分
離する前に、その表面に、たとえばフッ素樹脂ディスパ
ージョンのスプレー塗装などを施し焼成するなどの方法
がとられることが多い。

【００１０】このフッ素樹脂の焼成にあたり、フッ素樹
脂を塗装したチューブ状物は、通常、温度３５０〜４０
０℃の恒温槽内に保持され加熱される。このとき、芯体
から分離した状態でチューブの焼成を行った場合には、
熱によりチューブが収縮を起こしシワが発生する危険性
が大きいので、焼成は、芯体が挿入された状態で行われ
る。この芯体は、ポリイミド前駆体溶液を均一な厚さで
付着させた芯体のこともあり、あるいはイミド化の中間
段階で取替えた芯体のこともある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに芯体を挿入した状態のチューブを恒温槽内に保持し
て焼成した場合には、チューブの実体温度をフッ素樹脂
の融点以上にまで上昇させるのに数十分もの時間を要し
ていた。したがってこの方法は生産効率が低く、コスト
低減化が難しいという難点があった。しかも、恒温槽内
の温度分布を均一に保つことは難しいため、所定の時間
内にチューブ全体を均一に焼成することは困難であっ
た。また、焼成工程中にポリイミド層が長時間高温にさ
らされるため熱劣化することもあり、製品の品質が低下
しやすいという難点があった。

【００１２】本発明は、このような従来の事情に対処し
て成されたものであり、定着フィルムとしての使用に適
したフッ素樹脂被覆ポリイミドフィルムの製造方法、さ
らに詳しくは、フッ素樹脂層の焼成が短時間で行え高品
質のフィルムが簡便に得られて生産性の高いポリイミド
フィルムの製造方法を提供することを、その目的として
いる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、金
属製芯体上に形成したポリイミドフィルムの表面に、フ
ッ素樹脂を塗装したのち焼成してフッ素樹脂層を形成
し、しかるのち金属製芯体から分離するようにしたフッ
素樹脂被覆ポリイミドフィルムの製造方法において、フ
ッ素樹脂を焼成するにあたり、ピーク波長が５〜２０μ
ｍの波長範囲内にある赤外線を選択的に照射するように
したことを特徴としている。

【００１４】本発明において、照射する赤外線のピーク
波長は、使用するフッ素樹脂の赤外線の特性吸収帯のう
ち吸収強度の大きい吸収帯の波長範囲あるいはその近傍
にあることが好ましく、ポリイミドフィルム被覆に用い
られる一般的なフッ素樹脂の場合には、５〜２０μｍの
波長範囲にあることが好ましい。Ｃ−Ｆ結合の伸縮振動
に起因する７〜１０μｍの特性吸収帯の波長範囲にピー
ク波長があるような赤外線エネルギーを照射すること
が、さらに好ましい。このような特定の波長範囲の赤外
線に限定して照射することにより、フッ素樹脂被膜に比
較して熱容量の格段に大きい芯体まで加熱することな
く、短時間に効率的にフッ素樹脂だけを加熱して必要な
温度にまで昇温させることが可能となる。ポリイミドフ
ィルム上の厚さ１０μｍ程度のフッ素樹脂を焼成するの
に要する照射時間としては、フィルムのサイズによって
も異なるが、およそ３０〜２００秒が好ましい。

【００１５】本発明において、フッ素樹脂を焼成するに
あたっては、ピーク波長が上記範囲にある赤外線を放射
する赤外線ランプを備えた焼成装置や、上記範囲の赤外
線を選択的に放射し得るように構成された赤外線分光器
を備えた焼成装置などを用いることができる。

【００１６】なお、本発明の方法に使用可能なフッ素樹
脂としてとくに制限はなく、たとえば、８〜９μｍの波
長範囲に大きな吸収帯を有するポリテトラフルオロエチ
レン樹脂（ＰＴＦＥ）や、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共重合体樹脂などが
あげられる。図１はポリテトラフルオロエチレン樹脂
（ＰＴＦＥ）の赤外線吸収スペクトルを、図２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
ル共重合体樹脂の赤外線吸収スペクトルをそれぞれ示し
ている。

【００１７】本発明において使用可能なポリイミド前駆
体としてはとくに制限はないが、たとえば芳香族ジアミ
ンと芳香族テトラカルボン酸とを反応させて得られるも
のなどがあげられ、芳香族ジアミンとしては、たとえば
３，３´−ジメチル−４，４´−ジアミノビフェニル、
３，３´−ジアミノジフェニルエーテル、４，４´−ジ
アミノジフェニルエーテル、ｐ−フェニレンジアミンな
ど、芳香族テトラカルボン酸としては、たとえば３，３
´，４，４´−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、
ピロメリット酸二無水物、ベンゾフェノン−３，３´，
４，４´−テトラカルボン酸二無水物などがあげられ
る。これらの芳香族ジアミンと芳香族テトラカルボン酸
との反応は、たとえばジメチルアセトアミド、ジメチル
ホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの有機
極性溶剤中で行なわれる。

【００１８】本発明において、所望の厚さを得るため
に、ポリイミド前駆体溶液は、先に述べたように比較的
高い粘度で使用されることになる。そこで、芯体の外周
全体に均一な厚さで付着させるにあたってどのような方
法を用いてもよいが、たとえば浸漬や塗布などの一般的
な塗装方法により芯体の外周上部に所定量付着させた
後、その長手方向を鉛直に保持した金属芯体の外側に、
所定のクリアランスを有する通しダイス状の外金型を嵌
め、その自重によって外金型を降下させる、いわゆるダ
イスコート法などはとくに好適である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を実施例にし
たがって説明する。

【００２０】実施例１ 外径２５ｍｍ、長さ３００ｍｍのアルミ製芯体の外周表
面に、粘度１５００ポアズのポリイミド前駆体溶液を常
法にしたがってダイスコートした。そののち２５０℃で
加熱しイミド転化反応を行わせて、厚さ５０μｍのポリ
イミドフィルムを形成した。

【００２１】得られたフィルム上に、プライマＥＤ１９
３９ＢＤＮ（ダイキン社製商品名）を介して、フッ素樹
脂としてフッ素樹脂分散塗料ＥＤ４８３９ＢＤ（ダイキ
ン社製商品名）を常法にしたがってスプレー塗装した。
そののち、ピーク波長８μｍの赤外線エネルギーを６０
秒間照射して、厚さ１０μｍのフッ素樹脂層が被覆され
たポリイミドフィルムを得た。

【００２２】実施例２ 外径３０ｍｍ、長さ３８０ｍｍのアルミ製芯体の外周表
面に、粘度１５００ポアズのポリイミド前駆体溶液を常
法にしたがってダイスコートした。そののち、２５０℃
で加熱しイミド転化反応を行わせて、厚さ５０μｍのチ
ューブ状のポリイミドフィルムを形成した。

【００２３】得られたフィルム上に、プライマ８５５−
０２３（デュポン社製商品名）を介して、フッ素樹脂と
してフッ素樹脂分散塗料８５５−Ｊ−２５１０２（デュ
ポン社製商品名）を常法にしたがってスプレー塗装し
た。そののち、ピーク波長１０μｍの赤外線エネルギー
を９０秒間照射して、厚さ１０μｍのフッ素樹脂層が被
覆されたポリイミドフィルムを得た。

【００２４】比較例１ ピーク波長３０μｍの赤外線エネルギーを照射した他は
実施例１と同様にして、フッ素樹脂層が被覆されたポリ
イミドフィルムを作製したところ、フッ素樹脂の焼成に
１５分間を要した。

【００２５】比較例２ ピーク波長３０μｍの赤外線エネルギーを照射した他は
実施例２と同様にして、フッ素樹脂層が被覆されたポリ
イミドフィルムを作製したところ、フッ素樹脂の焼成に
２０分間を要した。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポリイミドフィルムに塗装したフッ素樹脂の焼成が短時
間で行えるので、高品質のフィルムが簡便に得られ生産
性の高いポリイミドフィルムの製造方法が提供される。
生産コスト低減にも有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリテトラフルオロエチレン樹脂の赤外線吸収
スペクトルを示す図である。

【図２】テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体樹脂の赤外線吸収スペクトル
を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 77:00 Ｂ２９Ｋ 77:00 Ｂ２９Ｌ 7:00 Ｂ２９Ｌ 7:00 (72)発明者 西岡 淳一 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 小林 公樹 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−34102（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−34101（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−11028（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−305681（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−507244（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08J 7/00 - 7/18 B32B 27/00 - 27/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製芯体上に形成したポリイミドフィ
   ルムの表面に、フッ素樹脂を塗装したのち焼成してフッ
   素樹脂層を形成し、しかるのち金属製芯体から分離する
   ようにしたフッ素樹脂被覆ポリイミドフィルムの製造方
   法において、フッ素樹脂を焼成するにあたり、ピーク波
   長が５〜２０μｍの波長範囲内にある赤外線を選択的に
   照射するようにしたことを特徴とするフッ素樹脂被覆ポ
   リイミドフィルムの製造方法。