JP3485461B2

JP3485461B2 - 定着部用フィルムの製造方法

Info

Publication number: JP3485461B2
Application number: JP01923398A
Authority: JP
Inventors: 祐司北嶋
Original assignee: 昭和電線電纜株式会社
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 2004-01-13
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JPH11219058A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機等
のフィルム定着方式によるトナー画像定着部に用いられ
る定着部用フィルムの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子写真複写機、レーザビームプ
リンタ、レーザファクシミリ等の印刷機器におけるトナ
ー画像の定着方式として、フィルムを介して記録材上の
トナー画像を加熱定着させるフィルム定着方式が開発さ
れ、従来のヒートローラ方式やベルト加熱方式に比べウ
ェイトタイムの短縮化や省電力化が図れることから注目
されている。

【０００３】すなわち、この方式は、複数のローラ間に
エンドレスの定着フィルムをかけ渡し、その内側に加熱
ヒータを定着フィルムに接して配置するとともに、定着
フィルム外側に該定着フィルムを加熱ヒータに向けて圧
接する加圧ローラを配置し、定着フィルムおよび加圧ロ
ーラを回転させつつその間に紙などの記録材を通過させ
ることにより、記録材上に形成された未定着のトナー画
像を熱定着させるもので、定着フィルムの圧接部分のみ
を加熱ヒータにより直接加熱するので、通電後ただちに
定着画像を得ることができるという特長を有している。

【０００４】ところで、このような定着方式に用いる定
着フィルムとしては、従来、ポリイミドやポリアミドイ
ミド等の耐熱性樹脂からなるチューブ上に、接着力の向
上と帯電によるオフセットの防止を目的として導電性プ
ライマー層を形成し、その上に、フッ素樹脂ディスパー
ジョンを塗布、焼成して離型性の良好な離型性樹脂層を
設けたものが一般に知られている。また、フィルムの電
位を安定させるため、離型性樹脂層を導電性プライマー
層の全面に設けず、端部で導電性プライマー層を露出さ
せ、そこに接点をとってローラの軸芯等を介して接地で
きるようにしたものも知られている。

【０００５】しかしながら、このようなフッ素樹脂ディ
スパージョンの塗布焼成により形成された離型性樹脂層
は、層表面に微細なピンホールや凹凸が残りやすいた
め、通紙や加圧ローラ等との接触によって摩耗しやす
く、耐久性に乏しいという問題があった。また、上記欠
陥部にトナーや紙粉が入り込み、画像特性を低下させる
という問題もあった。

【０００６】そこで、これらの問題を解決すべく、フッ
素樹脂チューブを導電性プライマー層上に被覆し、熱融
着させて離型性樹脂層を形成することが検討されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法において、フッ素樹脂チューブを、その端部で導電性
プライマー層を露出させて被覆し熱融着させると、フッ
素樹脂チューブ端部がめくれたり波打ったりして、導電
性プライマー層の露出幅が不均一になり、接地が困難に
なるおそれがあった。

【０００８】本発明はこのような点に対処すべくなされ
たもので、耐熱性樹脂からなるチューブ上に導電性プラ
イマー層を介してフッ素樹脂チューブを導電性プライマ
ー層端部を露出させて被覆し熱融着してなる定着部用フ
ィルムであって、導電性プライマー層を露出させたフッ
素樹脂チューブ端部にめくれや波打ちが生ずることがな
く、導電性プライマー層による安定した接地が可能な定
着部用フィルムを製造することができる方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の定着部用フィル
ムの製造方法は、耐熱性樹脂からなるチューブ上に導電
性プライマー層を形成し、その上にフッ素樹脂チューブ
を前記導電性プライマー層端部を露出させて被覆した
後、熱処理して離型性樹脂層を形成するにあたり、前記
フッ素樹脂チューブの導電性プライマー層露出側端部上
に固定金具を装着し、前記フッ素樹脂の融点より低い温
度で熱処理した後、固定金具を外して前記フッ素樹脂の
融点以上の温度で熱処理することを特徴とするものであ
る。

【００１０】このような定着部用フィルムの製造方法に
おいては、フッ素樹脂チューブの導電性プライマー層露
出側端部におけるめくれや波打ち現象の発生が防止さ
れ、導電性プライマー層を均一に露出させることができ
る。したがって、導電性プライマー層による安定した接
地が可能となり、オフセットが発生しにくく、かつ、画
像特性、寿命特性に優れた定着部用フィルムを得ること
ができる。

【００１１】フッ素樹脂チューブ端部に発生するめくれ
や波打ち現象は、チューブ被覆時に生じる歪が原因と考
えられ、固定金具を装着することにより、熱処理時の歪
による部分的収縮を防止することができる結果、めくれ
や波打ちが防止されると考えられる。また、フッ素樹脂
の融点より低い温度での熱処理は、前述した歪を除去乃
至低減するとともに、固定金具の装着痕の発生を防止す
る効果を有する。すなわち、固定金具を単に装着しフッ
素樹脂の融点より高い温度で熱処理しただけでは、部分
的収縮は防止されるものの、熱融着後に固定金具の跡が
残り、通紙時に表面の削れが発生するおそれがあるが、
熱融着に先立って、フッ素樹脂の融点より低い温度で熱
処理することにより、固定金具の装着痕の発生を防止す
ることができる。

【００１２】なお、後述するように、密着性を高める目
的で、導電性プライマー層の外径より小径の内径を有す
るフッ素樹脂チューブを拡径して被覆する場合、とりわ
け大きな歪が残存し、めくれや波打ちが発生しやすいこ
とから、本発明方法の適用が望ましく、顕著な効果を得
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００１４】図１（ａ）は、本発明により製造される過
程にある定着部用フィルムの一例を示す側面図で、同図
（ｂ）はその要部拡大断面図である。

【００１５】本発明においては、まず、円筒状の芯金上
に、耐熱性樹脂を溶媒中に含むワニスを塗布し熱処理し
て溶媒を除去した後、その表面に導電性プライマーを塗
布して乾燥させ、必要により焼成して、導電性プライマ
ー層１が被覆された筒状の耐熱性樹脂チューブ２を形成
する。

【００１６】ここで使用される耐熱性樹脂としては、ポ
リイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾー
ル、ポリベンズオキサゾール、ポリフェニレンサルファ
ィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスル
ホン、ポリエーテルイミド等の熱硬化性のものがあげら
れ、なかでも、強靱性の点からポリイミドやポリアミド
イミドの使用が望ましい。

【００１７】これらの樹脂には、熱伝導率を高めるた
め、絶縁性でかつ熱伝導率の良好な無機充填剤を配合す
ることが望ましい。このような無機充填剤としては、窒
化ホウ素、アルミナ、炭化ケイ素、チタン酸カリウム、
窒化アルミニウム、マイカ、シリカ、酸化チタン、タル
ク、炭酸カルシウム等が例示され、これらは、1 種を単
独で使用してもよく、また、2 種以上を混合して使用し
てもよい。本発明においては、なかでも、窒化ホウ素、
アルミナ、炭化ケイ素、窒化アルミニウムの使用が望ま
しく、特に窒化ホウ素が望ましい。

【００１８】このような無機充填剤の平均粒径は特に限
定されるものではないが、分散性や得られる層の平滑性
等の点から、 0.5μｍ〜10μｍの範囲のものが好まし
く、 0.5μｍ〜7 μｍの範囲のものがより好ましい。平
均粒径が 0.5μｍ未満であると、熱伝導性の向上効果が
小さく、また、粒子の２次凝集により表面に凹凸を生ず
るおそれがある。逆に平均粒径が10μｍを越えると、そ
の配合量にもよるが、層の機械的強度が不十分となるお
それがある。

【００１９】また、無機充填剤の配合量も特に限定され
るものではないが、熱伝導性の向上や機械的強度の維持
の点から、 5容量％〜30容量％の範囲が好ましく、10容
量％〜25容量％の範囲がより好ましい。配合量が 5容量
％未満であると熱伝導性の向上効果が小さく、また、30
容量％を越えると可とう性や強度が不十分となり、使用
時に割れ等を生じやすくなる。

【００２０】さらに、無機充填剤の形状は、球状、鱗片
状もしくは平板状、繊維状等のいずれでもよいが、特
に、鱗片状もしくは平板状のものが、凹凸の少ない表面
の滑らかな層が形成でき、かつ、球状のものより高い剛
性が得られることから好ましい。なお、耐熱性樹脂チ
ューブ２の厚さとしては、10μｍ〜200 μｍ程度が好ま
しく、30μｍ〜100 μｍ程度がより好ましい。

【００２１】導電性プライマー層１を構成する導電性プ
ライマーには、耐熱性樹脂チューブ２を構成する樹脂
と、後述する離型性樹脂層を構成する樹脂の混合物、す
なわち、例えばポリアミドイミドとフッ素樹脂、ポリエ
ーテルスルホンとフッ素樹脂の混合物等と、導電性フィ
ラーと、必要に応じて配合されるその他の添加剤とを、
溶媒中に溶解または分散させたものが使用される。

【００２２】導電性フィラーとしては、ケッチェンブラ
ック等のカーボンブラックや、アルミニウム等の金属粉
等をあげることができ、その平均粒径は、安定した導電
性を得るため、 0.5μｍ以下であることが好ましい。ま
た、その添加量は、導電性プライマー層１の表面抵抗率
が 1×10⁶Ω以下となるような範囲が望ましい。但し、
あまり多くすると、フィルムの機械的強度が低下するよ
うになる。通常、樹脂分に対し 0.1〜5 重量％程度配合
される。

【００２３】本発明においては、その他の添加剤とし
て、鱗片状もしくは平板状の充填剤を添加することが、
フッ素樹脂チューブ被着時のハジキ現象を防止すること
ができることから望ましい。なお、ハジキ現象とは、チ
ューブに微細な切れ目が入り、内部の導電性プライマー
層が露出する現象をいい、オフセット等の原因になるも
のである。この充填剤としては、マイカ、窒化ホウ素、
ケイ酸マグネシウム、アルミナ、珪灰石、カオリナイ
ト、セリサイト、塩基性炭酸マグネシウム等が例示され
る。これらは、1 種を単独で使用してもよく、また、2
種以上を混合して使用してもよい。本発明においては、
なかでも、マイカもしくは窒化ホウ素の使用が望まし
い。また、その平均粒径は、 0.5μｍ〜100 μｍの範囲
が好ましく、 5μｍ〜50μｍの範囲がより好ましい。平
均粒径が 0.5μｍ未満であると、粒子が２次凝集するた
め、チューブのハジキ現象を防止する効果が小さくな
る。逆に平均粒径が 100μｍを越えると、プライマーの
スプレー等による塗装性が不良となり、均一な塗装面が
得られないおそれがある。さらに、配合量は、ベースの
プライマーに対し 0.1重量％〜10重量％の範囲が好まし
く、 1重量％〜 5重量％の範囲がより好ましい。配合量
が 0.1重量％未満であると、チューブのハジキ現象を防
止する効果が小さくなり、また、10重量％を越えると、
プライマー塗装面の凹凸が大きくなり、かえって逆効果
になるおそれがある。

【００２４】なお、溶媒中に上記したような樹脂の混合
物を導電性フィラー等とともに溶解または分散させたも
のが、フッ素樹脂用導電性プライマーとして市販されて
おり、本発明に好適に使用される。具体的に例示する
と、デュポンジャパン社製のプライマー 855-029、 855
-023等、ダイキン工業社製のポリフロンEK-1700 、EK-1
800 、EK-190等（以上、いずれも商品名）がある。

【００２５】この導電性プライマー層１の厚さとして
は、 1μｍ〜20μｍ程度が好ましく、3μｍ〜10μｍ程
度がより好ましい。

【００２６】本発明においては、次いで、導電性プライ
マー層１上の全面に、フッ素樹脂チューブ３を被覆し、
その一端側をカッター等で切り取って、導電性プライマ
ー層の端部を露出させる。この露出部１ａの幅は、通
常、 1〜5 mm程度である。なお、露出部１ａを除いた部
分に、フッ素樹脂チューブ３を被覆するようにしてもよ
い。

【００２７】フッ素樹脂チューブ３としては、ＰＴＦＥ
（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（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）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフ
ルオロプロピレン樹脂）等からなるものが例示される
が、なかでもＰＦＡチューブの使用が望ましい。

【００２８】なお、これらのチューブにも、導電性プラ
イマー層１と同様の目的で、導電性フィラーを含有させ
てもよい。導電性フィラーとしては、導電性プライマー
層１に用いたものと同様のものを用いることができ、そ
の含有量は、表面抵抗率が 1×10¹²〜 1×10¹⁵Ωとなる
範囲が望ましい。これは、導電性があまり高いと、記録
材上のトナーが接触した際にトナーの電荷が離型性樹脂
層３に流れて、記録材のトナーに対する吸引力が低下す
るおそれがあるからである。通常、樹脂に対し、0.1 重
量％〜5 重量％程度配合される。

【００２９】また、チューブの厚さは、特に制限される
ものではないが、通常、 5μｍ〜50μｍ、好ましくは10
μｍ〜20μｍ程度である。 5μｍ未満では、チューブに
成形するのが困難であるばかりか、耐摩耗性が不十分と
なり、フィルムの寿命が短くなる。逆に50μｍを越える
と、熱応答性が低下し、また可とう性も低下してくる。
このようなフッ素樹脂チューブ３の被覆方法として
は、導電性プライマー層１より外径の大きい熱収縮性の
チューブを導電性プライマー層１上に嵌挿させ、熱収縮
させて導電性プライマー層１に密着被覆させるようにし
てもよいが、導電性プライマー層１が被覆された耐熱性
樹脂チューブ２の外径よりやや小径に成形しておいたフ
ッ素樹脂チューブ３を被覆する方法を用いることが望ま
しい。

【００３０】上記のような小径のチューブを被覆するに
は、チューブを永久伸びを生じない範囲で径方向に拡張
し、その中に、導電性プライマー層１および耐熱性樹脂
チューブ２が形成された芯金、あるいは、芯金から一旦
導電性プライマー層１が形成された耐熱性樹脂チューブ
２を外し別の芯体を挿入したものを挿入し、その後、拡
張したチューブを元の状態に復帰させるようにすればよ
い。

【００３１】なお、チューブの内径は、導電性プライマ
ー層２に対する密着力およびそれ自身の復元力を考慮し
て、導電性プライマー層２外径の95％以下、好ましくは
93％以下で、80％以上とすることが望ましい。

【００３２】このようにして、導電性プライマー層１上
にフッ素樹脂チューブ３を被覆した後、本発明において
は、図１に示すように、フッ素樹脂チューブ３の導電性
プライマー層露出側端部上にリング状の固定金具４を装
着し、熱処理して一体に融着させる。熱処理は二段工程
で行われ、まず、一次熱処理として、フッ素樹脂の融点
より低い温度で加熱した後、固定金具４を外してフッ素
樹脂の融点以上の温度で加熱する二次熱処理を行う。

【００３３】一次熱処理は、フッ素樹脂の融点より低い
温度であれば、できるだけ高温で加熱することが望まし
く、例えば、フッ素樹脂がＰＦＡの場合 280℃〜300 ℃
程度で、通常、 5分〜30分程度加熱される。

【００３４】また、二次熱処理は、フッ素樹脂の融点よ
りも少なくとも30℃以上、好ましくは50℃以上高温で加
熱することが望ましく、例えば、フッ素樹脂がＰＦＡの
場合350℃〜 380℃程度で、通常、 5分〜30分程度加熱
される。

【００３５】なお、固定金具４は、ステンレスのような
耐熱性に優れた金属材料からなるものが望ましく、ま
た、フッ素樹脂チューブ３のサイズ（外径）の変化にも
対応できるよう、伸縮性を有するリング状部材が望まし
い。具体的には、オイルシールリングに使用されている
ような、ステンレス線をコイル巻きしリング状に形成し
たものなどが好ましく使用される。

【００３６】このように導電性プライマー層１上にフッ
素樹脂チューブ３を被覆し、次いで上記のような熱処理
を施すことにより、端部にめくれや波打ちの跡、さらに
は固定金具４の装着痕等がなく、かつ、導電性プライマ
ー層２に十分に融着一体化した離型性樹脂層が形成され
る。

【００３７】このようにして離型性樹脂層を形成した
後、これらの一体化したフィルムを芯金もしくは芯体か
ら外すことにより、定着部用フィルムが得られる。

【００３８】図２は、このようにして得られた定着部用
フィルムの一例を示す側面図で、５は離型性樹脂層、１
ａは導電性プライマー層１の露出部を示している。

【００３９】この定着部用フィルムにおいては、導電性
プライマー層１の端部が均一に露出しているため、安定
した接地が可能で、電位を安定化させることができるた
め、オフセットの発生を防止することができる。

【００４０】なお、上記の製造において、フッ素樹脂チ
ューブ３の導電性プライマー層１上への被覆に先立っ
て、チューブ３の内面にエッチング処理を施すようにし
てもよく、両層の接着力をさらに高めることができる。
エッチング方法としては、ナトリウム・ナフタレン法、
液体アンモニア法等の化学エッチング法の他、エキシマ
レーザ法や低温プラズマ法等の公知の方法を用いること
ができる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。

【００４２】実施例１ポリイミドワニス（宇部興産社製商品名ＵワニスＳ）
を円筒状芯金上に塗布し、300 ℃で30分間加熱した後、
冷却して芯金から抜き、内径25mm、長さ230mm、厚さ50
μｍのポリイミドチューブを得た。

【００４３】次いで、このポリイミドチューブ上に、導
電性プライマー 855-029に充填剤として鱗片状の窒化ホ
ウ素（昭和電工社製商品名 UHP-S1 、平均粒径 2μ
ｍ）を3重量％添加し均一に混合したものを厚さが 5μ
ｍとなるようにスプレー塗装し、 200℃で30分間熱処理
した。

【００４４】一方、内径 25.1mm で端部に直径1mm の小
孔を設けた中空円筒状の金型内部に、内径24.9mm、長さ
300mm、厚さ10μｍのＰＦＡチューブを通し、両端を金
型上に折り返して固定した後、端部の小孔から減圧し
て、ＰＦＡチューブを拡張し、金型内面に密着させた。

【００４５】この後、ＰＦＡチューブを密着させた金型
内に、内部にステンレス製シャフトを通した上記の導電
性プライマー層を形成したポリイミドチューブを挿入
し、減圧を開放して、ＰＦＡチューブを導電性プライマ
ー層上に被覆した。

【００４６】金型内より取り出した複合チューブ両端の
ＰＦＡチューブを、導電性プライマー層の一端が幅 3mm
で露出するようにカッターで除去するとともに、ＰＦＡ
チューブの切断端上に、内径25μｍのステンレス（SUS
304 ）製オイルシールリングを装着した。

【００４７】この状態で、 300℃で30分間熱処理し、そ
の後、オイルシールリングを外し、350℃で20分間熱処
理して、ＰＦＡチューブを融着させ、定着部用フィルム
を得た。

【００４８】実施例２実施例１と同様にしてポリイミドチューブ（内径25mm、
長さ230mm 、厚さ50μｍ）を成形し、その表面に、導電
性プライマー 855-023（鱗片状マイカ 1重量％含有）を
厚さが 5μｍとなるようにスプレー塗装し、 200℃で20
分間熱処理した。

【００４９】以下、この導電性プライマー層上に、実施
例１と同様にして、内径24.9mm、長さ 300mm、厚さ10μ
ｍのＰＦＡチューブを被覆するとともに、導電性プライ
マー層を露出させ、ＰＦＡチューブの切断端上に、内径
25μｍのステンレス(SUS 304）製オイルシールリングを
装着し、 300℃で30分間熱処理し、その後、オイルシー
ルリングを外し、さらに、 350℃で20分間熱処理して、
ＰＦＡチューブを融着させ、定着部用フィルムを得た。

【００５０】得られた各定着部用フィルムの導電性プラ
イマー層露出部分の外観を観察するとともに、定着フィ
ルムとして実機に装着し通紙耐久試験（通紙速度 A4普
通紙12枚/ 分）を行った。結果を表１に示す。

【００５１】なお、表１中、比較例として示したのは、
ＰＦＡチューブの端部をオイルシールリングで固定しな
かった点を除いて実施例１と同様にして製造した定着部
用フィルムの例（比較例１）、およびＰＦＡチューブの
端部をオイルシールリングで固定した後、ＰＦＡの融点
以下の温度（ 300℃）で熱処理せずに直ちにＰＦＡの融
点以上の温度（350 ℃）で熱処理した点を除いて実施例
１と同様にして製造した定着部用フィルムの例（比較例
２）で、いずれも本発明との比較のために示したもので
ある。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明によれば、フッ素樹脂チューブの導電性プライマー
層露出側端部上に固定金具を装着し、フッ素樹脂の融点
より低い温度で熱処理した後、フッ素樹脂の融点以上の
温度で熱処理してフッ素樹脂チューブを導電性プライマ
ー層上に融着一体化するようにしたので、フッ素樹脂チ
ューブ端部のめくれや波打ちが防止され、導電性プライ
マー層を介した安定した接地が可能で、オフセットの発
生しにくい高性能な定着部用フィルムを製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造される過程にある定着部用フ
ィルムの一例を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）はそ
の要部拡大断面図。

【図２】本発明により製造された定着部用フィルムの一
例を示す側面図。

【符号の説明】

１………導電性プライマー層１ａ………露出部２………耐熱性樹脂チューブ３………フッ素樹脂チューブ４………固定金具５………離型性樹脂層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】耐熱性樹脂からなるチューブ上に導電性
プライマー層を形成し、その上にフッ素樹脂チューブを
前記導電性プライマー層端部を露出させて被覆した後、
熱処理して離型性樹脂層を形成するにあたり、前記フッ素樹脂チューブの導電性プライマー層露出側端
部上に固定金具を装着し、前記フッ素樹脂の融点より低
い温度で熱処理した後、固定金具を外して前記フッ素樹
脂の融点以上の温度で熱処理することを特徴とする定着
部用フィルムの製造方法。
【請求項２】請求項１記載の定着部用フィルムの製造
方法において、導電性プライマー層が、鱗片状もしくは
平板状の充填剤を含有することを特徴とする定着部用フ
ィルムの製造方法。
【請求項３】請求項１または２記載の定着部用フィル
ムの製造方法において、フッ素樹脂チューブの厚さが 5
〜50μｍであることを特徴とする定着部用フィルムの製
造方法。