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技術 定着用回転体およびその製造方法

出願人 鈴鹿富士ゼロックス株式会社
発明者 市川卓司矢田安里
出願日 2009年2月10日 (10年6ヶ月経過) 出願番号 2009-028679
公開日 2010年8月26日 (8年11ヶ月経過) 公開番号 2010-185954
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における定着 ロール及びその他の回転体
主要キーワード 長尺ネジ スパイラル模様 ニトフロンテープ ピ二オン 磨耗面 摺動枠 先端コーン 磨耗速度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年8月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

従来の定着用回転体の製造方法では、基体の表面に塗布したコーティング層焼成段階クラックが生じたり、耐摩耗性に劣るといった問題があった。

解決手段

平均粒子径が0.2μm〜0.5μmの第1のPFA樹脂パーフルオロアルコキシ樹脂)と、平均粒子径が10.0μm〜15.0μmの第2のPFA樹脂と、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmのPTFE樹脂ポリ四フッ化エチレン樹脂)を主成分とするフッ素樹脂混合物を基体の表面にコーティングした後、この基体を280℃以上350℃以下の温度範囲焼成することにより、コーティング層にクラックが無く、耐摩耗性に優れた定着用回転体を製造できる。

概要

背景

従来より、電子写真装置プリンタ等の画像形成装置は、定着装置内定着ロール加圧ロールによって形成されたニップ部において、紙などの記録媒体の上に形成された未定着トナー画像を熱と圧力によって定着させている。

このため、トナーと直接接する定着ロールの表面は、トナーによるオフセットの発生を防止する目的で、パーフルオロアルコキシ樹脂(以下、「PFA樹脂」と称す。)やポリ四フッ化エチレン樹脂(以下、「PTFE樹脂」と称す。)等のフッ素樹脂コーティングされている(例えば、特許文献1、2参照)。

近年、省エネ等の観点から、定着ロール等の定着用回転体は、定着するときのみヒータ通電して必要な定着温度とするため、熱伝導の優れたものが要求されている。つまり、記録媒体に対して短時間で未定着トナー画像を定着させるため、短時間でヒータの温度を定着用回転体の表面に伝える必要があることから、定着用回転体の表面に被覆されているコーティング層膜厚を薄くすることが要求されている。

しかし、定着用回転体のコーティング層は、記録媒体に直接接触することから耐摩耗性が必要であるため、ある程度の膜厚が必要である。そこで、定着用回転体のコーティング層は、15μm〜20μmの膜厚にするのが一般的である。

概要

従来の定着用回転体の製造方法では、基体の表面に塗布したコーティング層が焼成段階クラックが生じたり、耐摩耗性に劣るといった問題があった。平均粒子径が0.2μm〜0.5μmの第1のPFA樹脂(パーフルオロアルコキシ樹脂)と、平均粒子径が10.0μm〜15.0μmの第2のPFA樹脂と、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmのPTFE樹脂(ポリ四フッ化エチレン樹脂)を主成分とするフッ素樹脂混合物を基体の表面にコーティングした後、この基体を280℃以上350℃以下の温度範囲焼成することにより、コーティング層にクラックが無く、耐摩耗性に優れた定着用回転体を製造できる。

目的

本発明は、前記した問題を解決するためになされたものであって、コーティング層にクラックが無く、かつコーティング層の耐摩耗性が向上した定着用回転体およびその製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

平均粒子径が0.2μm〜0.5μmの第1のPFA樹脂パーフルオロアルコキシ樹脂)と、平均粒子径が10.0μm〜15.0μmの第2のPFA樹脂と、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmのPTFE樹脂ポリ四フッ化エチレン樹脂)を主成分とするフッ素樹脂混合物基体の表面にコーティングした後、該基体を280℃以上350℃以下の温度で焼成することを特徴とする定着用回転体の製造方法

請求項2

前記フッ素樹脂混合物におけるフッ素樹脂は、前記第1のPFA樹脂が56重量%以上90重量%以下であり、前記第2のPFA樹脂が8重量%以上30重量%以下であり、前記PTFE樹脂が0重量%よりも大きく20重量%以下(ただし、第1のPFA樹脂+第2のPFA樹脂+PTFE樹脂=100重量%)である請求項1に記載の定着用回転体の製造方法

請求項3

平均粒子径が0.2μm〜0.5μmの第1のPFA樹脂(パーフルオロアルコキシ樹脂)と、平均粒子径が10.0μm〜15.0μmの第2のPFA樹脂と、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmのPTFE樹脂(ポリ四フッ化エチレン樹脂)を主成分とするフッ素樹脂混合物からなるコーティング層が基体の表面に形成されたことを特徴とする定着用回転体

請求項4

前記フッ素樹脂混合物におけるフッ素樹脂は、前記第1のPFA樹脂が56重量%以上90重量%以下であり、前記第2のPFA樹脂が8重量%以上30重量%以下であり、前記PTFE樹脂が0重量%よりも大きく20重量%以下(ただし、第1のPFA樹脂+第2のPFA樹脂+PTFE樹脂=100重量%)である請求項3に記載の定着用回転体

技術分野

0001

本発明は、主として電子写真装置プリンタ定着ロール定着ベルト等に使用される被覆層コーティング層)を有する定着用回転体およびその製造方法に関する。

背景技術

0002

従来より、電子写真装置やプリンタ等の画像形成装置は、定着装置内の定着ロールと加圧ロールによって形成されたニップ部において、紙などの記録媒体の上に形成された未定着トナー画像を熱と圧力によって定着させている。

0003

このため、トナーと直接接する定着ロールの表面は、トナーによるオフセットの発生を防止する目的で、パーフルオロアルコキシ樹脂(以下、「PFA樹脂」と称す。)やポリ四フッ化エチレン樹脂(以下、「PTFE樹脂」と称す。)等のフッ素樹脂コーティングされている(例えば、特許文献1、2参照)。

0004

近年、省エネ等の観点から、定着ロール等の定着用回転体は、定着するときのみヒータ通電して必要な定着温度とするため、熱伝導の優れたものが要求されている。つまり、記録媒体に対して短時間で未定着トナー画像を定着させるため、短時間でヒータの温度を定着用回転体の表面に伝える必要があることから、定着用回転体の表面に被覆されているコーティング層の膜厚を薄くすることが要求されている。

0005

しかし、定着用回転体のコーティング層は、記録媒体に直接接触することから耐摩耗性が必要であるため、ある程度の膜厚が必要である。そこで、定着用回転体のコーティング層は、15μm〜20μmの膜厚にするのが一般的である。

先行技術

0006

特開2005−257989号公報
特開平10−142990号公報

発明が解決しようとする課題

0007

しかし、例えば平均粒径が0.2μm〜0.5μm等の平均粒径が小さいPFA樹脂およびPTFE樹脂を主成分としたフッ素樹脂混合物基体の表面にコーティングして焼成すると、基体の表面に形成されたコーティング層に複数の大きなクラックが発生するという問題があった。

0008

また、平均粒径が0.2μm〜0.5μmのPFA樹脂の代わりに平均粒径が10μm以上のPFA樹脂を用いると、前記したクラックの問題は解消されるが、耐摩耗性に劣るという問題があった。

0009

本発明は、前記した問題を解決するためになされたものであって、コーティング層にクラックが無く、かつコーティング層の耐摩耗性が向上した定着用回転体およびその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

(第1発明)
第1発明に係る定着用回転体の製造方法は、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmの第1のPFA樹脂(パーフルオロアルコキシ樹脂)と、平均粒子径が8.0μm〜15.0μmの第2のPFA樹脂(パーフルオロアルコキシ樹脂)と、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmのPTFE樹脂(ポリ四フッ化エチレン樹脂)とを主成分とするフッ素樹脂混合物からなるコーティング層を基体の表面に形成した後、この基体を280℃以上350℃以下の温度で焼成したものである。

0011

ここで、平均粒径とは、それぞれのフッ素樹脂1ミリリットルを、6cm3の水に撹拌して試料を作成し、当該試料をレーザー回折式粒度分布測定機(島津製作所、SALD−2000)を用いて測定して得られた粒径データの平均値をいう。

0012

焼成温度を280℃以上350℃以下とした理由は、PFA樹脂の融点が約280度であり、PTFE樹脂の融点が約360℃だからである。前記したフッ素樹脂混合物からなるコーティング層を基体の表面に形成した後、焼成温度(280℃〜350℃)に達するまでの間は、コーティング層は、乾燥状態になる。この間に、コーティング層の表面および内部からガス揮発成分)が揮発するため、コーティング層の表面に小さなクラック(亀裂)ができる。

0013

しかし、溶剤は第2のPFA樹脂と第2のPFA樹脂の間の大きな隙間を通って蒸発するので、クラックは、小さな状態を維持し、大きく成長することが無い。そして、焼成温度(280℃〜350℃)に達すると、第1のPFA樹脂および第2のPFA樹脂が溶融するので、第2のPFA樹脂間に生じた小さなクラックは消滅する。

0014

また、280℃以上350℃以下の焼成温度では、PTFE樹脂は溶融しないので、PTFE樹脂が核となってその周りにPFA樹脂が放射状に配列した球晶が形成される。ここで、球晶とは、多数の結晶微結晶)が一点から放射状に配列した球状の多結晶を意味する。

0015

このように、基体(ゴムロールシームレスベルト等)の表面に形成されたコーティング層を、PTFE樹脂が核となったPFA樹脂の球晶により構成すると、コーティング層の表面にクラックが無く、かつ、耐摩耗性が向上した定着用回転体を製造することができる。

0016

(第2発明)
第2発明に係る定着用回転体の製造方法は、第1発明において、フッ素樹脂混合物におけるフッ素樹脂は、第1のPFA樹脂が56重量%以上90重量%以下であり、第2のPFA樹脂が8重量%以上30重量%以下であり、PTFE樹脂が0重量%よりも大きく20重量%以下(ただし、第1のPFA樹脂+第2のPFA樹脂+PTFE樹脂=100重量%)としたものである。

0017

つまり、フッ素樹脂混合物は、大きくフッ素樹脂(第1のPFA樹脂、第2のPFA樹脂およびPTFE樹脂)と、溶剤(水、増粘剤界面活性剤等)に分けることができるが、このフッ素樹脂(固形分)を構成する第1のPFA樹脂、第2のPFA樹脂およびPTFE樹脂の比率を上記のように規定したものである。

0018

(第3発明)
第3発明に係る定着用回転体は、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmの第1のPFA樹脂(パーフルオロアルコキシ樹脂)と、平均粒子径が10.0μm〜15.0μmの第2のPFA樹脂と、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmのPTFE樹脂(ポリ四フッ化エチレン樹脂)とを主成分とするフッ素樹脂混合物からなるコーティング層を基体の表面に形成したものである。

0019

(第4発明)
第4発明に係る定着用回転体は、第3発明におけるフッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂は、第1のPFA樹脂が56重量%以上90重量%以下であり、第2のPFA樹脂が8重量%以上30重量%以下であり、PTFE樹脂が0重量%よりも大きく20重量%以下(ただし、第1のPFA樹脂+第2のPFA樹脂+PTFE樹脂=100重量%)としたものである。

発明の効果

0020

本発明により、クラックが無く、耐摩耗性に優れたコーティング層を備えた定着用回転体を提供することができる。

図面の簡単な説明

0021

定着ロールの製造装置の正面図(実施例1)
定着ロールの製造装置の側面図(実施例1)
パイプ状コアの一部側断面図(実施例1)
定着ロールの一部側断面図(実施例1〜4)
定着ロールの一部側断面図(実施例1)

0022

(定着用回転体の製造方法の概要
表面にゴム層が形成されたパイプ状コアの内部に加熱手段を挿入し、パイプ状コアを軸を中心として回転させる。そして、パイプ状コアの上方を軸方向に沿って移動するノズルから液状コーティング材料であるフッ素樹脂混合物を、ゴム層の周面にかけ流してゴム層の周面に液状コーティング材料の塗布層を形成する。

0023

そして、液状コーティング材料からなる塗布層は、パイプ状コアの内部に挿入された加熱手段によって液状コーティング材料が硬化する硬化温度にまで加熱焼付けされ、硬化してコーティング層となる。このようにしてゴム層の周面にコーティング層が形成された定着ロールを製造することができる。本発明を以下に詳細に説明する。

0024

図1は本実施例1に係る定着ロールを製造するための装置の正面図、図2は本実施例1に係る定着ロールを製造するための装置の側面図(図1におけるA−A断面図)、図3図4および図5は定着ロールの断面図である。
尚、図3図4および図5は、説明を分かり易くするため、パイプ状コア1のみにハッチングをかけている。

0025

(定着ロールの製造装置)
まず、本発明に係る定着用回転体としての定着ロールを製造するための装置について説明する。
図1に示すように、周面にシリコンからなるゴム層6が形成されたパイプ状コア1の両端は、先端コーン形状のチャック2Aおよび2Bによって支持されている。このパイプ状コア1は、直径が20〜30mmのスチールステンレススチールアルミニウム等の金属からなり、あらかじめ洗浄液によって洗浄され、乾燥されている。

0026

チャック2A、2Bは、ぞれぞれ支持枠3A、3Bにボールベアリング4A、4Bを介して回転可能に支持されている。そして、一方のチャック2Aは、支持枠3Aに摺動自在に支持されており、図示しないエアシリンダー油圧シリンダースプリング等の押圧手段によって、図1における矢印イの向きに(チャック2Bに向かって)押圧されている。チャック2Aの軸5は、図示しないモータ等の駆動手段によって、図2における矢印ニの向きに回転させられる。尚、駆動手段の回転速度は可変可能である。

0027

前記したように、ゴム層6が表面に形成されたパイプ状コア1は、一対のチャック2A、2Bによって押圧状態で、かつ、パイプ状コア1の軸を中心として回転可能に支持されている。

0028

また、他方のチャック2Bの中心には、加熱手段としてのヒータ37の一端が取付けられている。ヒータ37は、例えば、電熱式、電磁波加熱方式、遠赤外線放射方式等の周知の加熱手段が適用できる。このヒータ37は、図示しない制御装置配線により接続されている。尚、加熱手段は、予備加熱温度(例えば、60℃)と、ゴム一次加硫の温度(140℃から150℃)と、予備加熱温度より高温であり後述する液状コーティング材料が硬化する焼成温度(280℃〜320℃)の複数段階に温度が切り換えられるようになっている。

0029

また、パイプ状コア1の直上には、塗布ノズル7Aが配置されている。この塗布ノズル7Aの先端と、ゴム層6の周面との間隔は、ゴム層6の周面に塗布する液状コーティング材料の種類によって適宜変更される。

0030

塗布ノズル7Aは、液状コーティング材料をゴム層6にかけ流すために、可動枠8の上端昇降枠9、摺動枠10を介して矢印ロに示す昇降可能および矢印ハに示す前後摺動可能に取付けられている。そして、ノズル7Aは、ダイヤル11によって上下位置が調節可能にされ、ダイヤル12によって前後位置が調節可能にされている。尚、昇降枠9と摺動枠10の昇降、摺動機構は図示しないが、ネジとめネジとの組合せ、ラックとピ二オンとの組合せ等の周知の機構を採用できる。

0031

可動枠8は、基台13上をパイプ状コア1の軸方向に沿って移動させる移動手段としての移動台14上に立設されている。この移動台14にはネジ孔15があけられており、ネジ孔15には、図示しないモータ等の駆動源によって回転速度可変正逆回転させられる長尺ネジ16が入れられており、この長尺ネジ16を図示しない駆動源によって所定の回転数で正回転または逆回転させることによって、移動台14はパイプ状コア1の軸方向に沿って所定の速度で移動させられる。

0032

尚、移動台14は、基台13上に設けられたレール17によってガイドされている。また、前記したネジ孔15および長尺ネジ16は、一般に市販されているボールネジを用いて構成しても良い。
また、移動台14上の摺動台19からは、パイプ状コア1に向けてブレード20と、このブレード20に隣接して設けられた補助ブレード23が突出している。そして、摺動台19は、ダイヤル21を操作して前後(図2の矢印ハ方向)に摺動可能に構成されている。

0033

ここで、ブレード20は、塗布ノズル7Aからゴム層6にかけ流された液状コーティング材料に当て付けて厚みを調節するためのものである。
また、補助ブレード23は、ブレード20によって厚みが調節された液状コーティング材料の表面に接触させて、液状コーティング材料の表面にできたスパイラル模様を消すためのものである。

0034

このように、2つのブレードの機能が異なることから、補助ブレード23の板厚は、ブレード20の板厚よりも薄い方が望ましい。例えば、ブレード20の板厚が2mmに対して、補助ブレードの板厚を1mmにする。

0035

尚、ブレード20および/または補助ブレード23に超音波振動子等の振動装置取付られていても良い。ブレード20および/または補助ブレード23が振動することにより、前記した液状コーティング材料の厚みの調節および/またはスパイラル模様の消去が振動装置の振動によって容易になるからである。

0036

前記した定着ロールの製造装置は、ダイヤル11、12および21を操作して、塗布ノズル7Aの上下前後位置(ノズル7Aの先端とゴム層6の周面間の距離)およびブレード20および補助ブレード23の前後位置(ブレード20の先端および補助ブレード23の先端とゴム層6の周面間の距離)を予め調節しておく。

0037

次に、本発明に係る定着ロールの製造方法について説明する。
(パイプ状コア)
まず、周面にゴム層が形成されたパイプ状コアの製造方法について説明する。
図3に示すように、直径が20〜30mmのスチール、ステンレススチール、アルミニウム等の金属からなるパイプ状コア1の表面(周面)をアルコール等を用いて脱脂する。

0038

その後、パイプ状コア1の表面にLSR(リキッド・シリコン・ラバー)用プライマー(例えば、東レDC社製 DY39−051等)をブラシ等で2〜3μm塗布して、当該LSR用プライマーを室温で風乾する。そして、150℃で1時間、オーブンで焼成すると、パイプ状コア1の表面にプライマー層P1ができる。

0039

そして、特開2003−039452号公報、特開平05−192934号公報で示されたような内部加熱成形用金型にプライマー層P1が形成されたパイプ状コア1をセットし、LSR(例えば、東レDC社製 CF9379等)を注型する。その後、内部加熱成形用金型を140℃で7分間一次加硫した後、内部加熱成形用金型を冷却して、ロールを当該内部加熱成形用金型から取り出す。そして、さらに200℃で4時間、オーブンで二次加硫すると、図3に示すパイプ状コア1の表面にゴム層6が形成されたパイプ状コア30が完成する。

0040

(定着ロールの製造方法)
次に、前記したパイプ状コア30の表面にコーティング層を形成した定着ロールの製造方法について説明する。以下に説明する工程は、プライマー層P2を形成する第1工程と、コーティング層33を形成する第2工程とからなるが、ゴム層6とコーティング層33の接着性が良ければ、第1工程を省略して第2工程のみでも良い。

0041

〔第1工程〕
第1工程は、パイプ状コア1に形成されたゴム層6の表面にプライマーとして官能基を導入した変性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(変性PFA水性ディスパージョン(PFAプライマー)を塗布し、PFAプライマー層P2を形成するものである。ゴム層6の表面にPFAプライマー層P2を形成する前に、アルコール等を用いてゴム層6の表面を洗浄しても良い。

0042

変性PFAに導入される官能基としては、エポキシ基カルボキシル基アミノ基、アミド基等がある。この官能基を導入することによって、変性PFAは前記したゴム層6と、後述する第2工程において形成されるコーティング層33の双方に良好な接着性を示す。水性ディスパージョンの溶媒としては、水あるいは水とメタノールエタノールイソプロパンノール、アセトン等の水可溶性有機溶媒との混合溶媒が使用され、分散安定剤として界面活性剤の若干量が添加される。

0043

本第1工程において、塗布ノズルは、PFAプライマー専用の塗布ノズル7Bを使用し、塗布ノズル7Bには、図示しないPFAプライマータンクからチューブ22Bを介して図示しない定量ポンプによりPFAプライマーが供給される。これらPFAプライマータンクおよび定量ポンプは、一般に市販されている公知のものを用いることができる。

0044

塗布ノズル7Bは、パイプ状コア1の上方において、所定の速度(例えば、5mm/秒)でパイプ状コア1の軸方向に沿って、ゴム層6の一端(チャック2Bの近傍)から他端(チャック2Aの近傍)に向かって移動する。そして、PFAプライマーは、所定の流量(例えば、0.08g/10秒)でゴム層6の表面にかけ流されて塗布される。この際、パイプ状コア1は、所定の回転数(例えば、140rpm)で回転される。

0045

PFAプライマーの塗布後は、パイプ状コア1の回転(例えば、140rpm)を維持しつつ、通常、ゴム層6の周面温度50℃〜70℃、1分〜2分程度の予備乾燥を行なう。PFAプライマー層P2の厚みは10μm以下程度に設定する。加熱手段(ヒータ37)により、PFAプライマーを200℃に加熱して硬化させても良い。

0046

〔第2工程〕
第2工程は、前記した第1工程におけるPFAプライマー層P2の表面にフッ素樹脂混合物を塗布し、コーティング層33を形成する。尚、前記した第1工程を省略した場合は、本第2工程のみでゴム層6の表面にコーティング層33を形成しても良い。

0047

本第2工程で用いるフッ素樹脂混合物は、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmの第1のPFA樹脂と、平均粒子径が10.0μm〜15.0μmの第2のPFA樹脂と、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmのPTFE樹脂の3種の固形分を主成分とし、他に、水、増粘剤および界面活性剤からなる溶剤からなるものである。

0048

フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が29.60重量%、第2のPFA樹脂が7.40重量%、PTFE樹脂が0.76重量%、溶剤が62.24重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が78重量%、第2のPFA樹脂が20重量%、PTFE樹脂が2重量%である。

0049

本第2工程においても、塗布ノズルはフッ素樹脂混合物専用の塗布ノズル7Aを使用し、塗布ノズル7Aには図示しないフッ素樹脂混合物タンクから図示しない定量ポンプによってチューブ22Aを介してフッ素樹脂混合物が供給される。これらフッ素樹脂混合物タンクおよび定量ポンプは、一般に市販されている公知のものを用いることができる。

0050

そして、塗布ノズル7Aは、所定の速度(例えば、5mm/秒)でパイプ状コア1の軸方向に沿って、パイプ状コア1のゴム層6の一端(チャック2Bの近傍)から他端(チャック2Aの近傍)に向かって移動し、フッ素樹脂混合物がPFAプライマー層P2またはゴム層6の表面に所定の流量(例えば、0.25g/10秒)でかけ流し塗布される。この際、パイプ状コア1は、所定の回転数(例えば、140rpm)で回転される。

0051

フッ素樹脂混合物を塗布した後は、加熱手段によって、ゴム層6の周面温度(フッ素樹脂混合物の温度)を280℃〜350℃に上昇させ、5〜15分の焼付け(焼成)を行なう。本実施例においては、パイプ状コア1の内部にあるヒータ37によってフッ素樹脂混合物を320℃に加熱して焼成した。

0052

〔評価〕
前記した製造方法により得た定着ロールについて、後述する耐摩耗性、離型性および成膜性を評価した。その結果、表1に示すように、いずれの結果も良好であった。
尚、本実施例1においては、表1に示すように、フッ素樹脂混合物として、分子量300,000のPFA樹脂を用いた試料1と、分子量450,000のPFA樹脂を用いた試料2の両方を評価した。

0053

(耐摩耗性の評価)
耐摩耗性試験は、スガ試験機社の広範囲荷重スガ磨耗試験機を用いて、以下の条件で行った。尚、サンプルは、定着用回転体からコーティング層のみを切り取り、当該コーティング層を上記広範囲荷重スガ磨耗試験機にセットした。
・荷重:1000gf
・温度:150℃
・試験機の磨耗速度:400mm/sec
(試験機の摩耗輪の1往復で1カウント40カウント/分)
・サンプルの磨耗面積:長さ300mm×幅12mm
・試験機の磨耗相手材磨耗輪・・・φ50mm×幅12mm
摩耗を促進するため、磨耗輪の表面の幅方向の略中央位置に幅3mm×厚さ130μmのニトフロンテープを貼り付け、さらにその表面に下記の用紙を貼り付けた。
・用紙:Premier80gsm
・回転数:0.1rpm
・磨耗回数:4000カウント(4kサイクル
(2000カウント毎に試料の磨耗量の測定を実施)
測定方法:サンプル重量の変化により、摩耗量を算出
(手順1)サンプル重量を測定(Initial重量:表1の「Ini重さ」)
(手順2)スガ磨耗試験機にサンプルを固定
(手順3)荷重をかけ、スガ磨耗試験機を動作
(手順4)2kカウント(サイクル)および4kカウント(サイクル)でサンプル重量を測定(表1の「2kCycle」と「4kCycle」)

0054

(離型性の評価)
前記した製造方法により得た定着ロールを、画像形成装置(複写機)に実際に組み込み、シート(用紙)にトナー画像を形成して、シート上のトナー画像を目視により観察した。

0055

定着用回転体からトナー画像が剥離していれば、シート上にトナー画像がきれいに転写されるので、この場合は「○」と評価した。また、定着ロールからトナー画像が剥離していなければ、シートにトナー画像が転写されていないので、この場合は「×」と評価した。

0056

(成膜性の評価)
定着用回転体のコーティング層を目視により観察した。
コーティング層の表面にひび割れや、ざらつきがある場合に「×」と評価し、ひび割れおよびざらつきが無い場合に「○」と評価した。

0057

0058

尚、表1における「Ini−2k△Wt」は、イニシャル重さと2kサイクル終了時点での重さの差(摩耗量)である。また、「Ini−4k△Wt」は、イニシャル重さと4kサイクル終了時点での重さの差(摩耗量)である。

0059

〔第3工程〕
前記した第1工程および第2工程、または第2工程のみにより、フッ素樹脂混合物が表面に塗布されPFA離型層33が形成された図4に示す定着ロール35または図5に示す定着ロール31を製造することができる。
さらに、これらの定着ロール35、31について、以下の第3工程を行うことができる。

0060

第3工程においては、このようにしてPFA離型層33を表面に形成したゴム層6を有するパイプ状コア1を定着ロールの製造装置からはずして加熱炉に導入しても良い。この場合は、280℃〜350℃、5分間〜20分間の加熱処理を行なう。上記加熱処理においてもコーティング層33は完全に硬化する、そしてコーティング層33の厚みは通常5μm〜50μmに設定される。

0061

以上説明した工程により、例えば、図5に示したようなパイプ状コア1の周面にプライマー層P1を介してゴム層6が形成され、このゴム層6の表面にはPFAプライマー層P2を介してPFA離型層33が形成されている定着ロール31が製造される。ゴム層6の厚みは通常1mm以下に設定される。
塗布ノズル7Aの移動速度を調節する以外に、塗布ノズル7Aから液状コーティング材料の吐出量を調節してもよい。

0062

前記した実施例1の第1工程を終えたPFAプライマー層P2付きのロールに対して後述する第2工程を実施した。
〔第2工程〕
本第2実施例で用いたフッ素樹脂混合物は、以下の試料3〜7である。

0063

(試料3)
フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が33.30重量%、第2のPFA樹脂が3.70重量%、PTFE樹脂が0.37重量%、溶剤が62.63重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が89重量%、第2のPFA樹脂が10重量%、PTFE樹脂が1重量%である。

0064

(試料4)
フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が33.63重量%、第2のPFA樹脂が3.70重量%、PTFE樹脂が0.04重量%、溶剤が62.63重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が90重量%、第2のPFA樹脂が9.9重量%、PTFE樹脂が0.1重量%である。

0065

(試料5)
フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が33.63重量%、第2のPFA樹脂が2.99重量%、PTFE樹脂が0.75重量%、溶剤が62.63重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が90重量%、第2のPFA樹脂が8重量%、PTFE樹脂が2重量%である。

0066

(試料6)
フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が27.75重量%、第2のPFA樹脂が13.88重量%、PTFE樹脂が4.63重量%、溶剤が53.75重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が60重量%、第2のPFA樹脂が30重量%、PTFE樹脂が10重量%である。

0067

(試料7)
フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が25.90重量%、第2のPFA樹脂が11.10重量%、PTFE樹脂が9.25重量%、溶剤が53.75重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が56重量%、第2のPFA樹脂が24重量%、PTFE樹脂が20重量%である。

0068

本第2工程においても、塗布ノズルはフッ素樹脂混合物専用の塗布ノズル7Aを使用し、塗布ノズル7Aには図示しないフッ素樹脂混合物タンクから図示しない定量ポンプによってチューブ22Aを介してフッ素樹脂混合物が供給される。これらフッ素樹脂混合物タンクおよび定量ポンプは、一般に市販されている公知のものを用いることができる。

0069

そして、塗布ノズル7Aは、所定の速度(例えば、5mm/秒)でパイプ状コア1の軸方向に沿って、パイプ状コア1のゴム層6の一端(チャック2Bの近傍)から他端(チャック2Aの近傍)に向かって移動し、フッ素樹脂混合物がPFAプライマー層P2またはゴム層6の表面に所定の流量(例えば、0.25g/10秒)でかけ流し塗布される。この際、パイプ状コア1は、所定の回転数(例えば、140rpm)で回転される。

0070

フッ素樹脂混合物塗布後は、加熱手段によって、ゴム層6の周面温度(フッ素樹脂混合物の温度)を280℃〜350℃に上昇させ、5〜15分の焼付けを行なう。本実施例においては、パイプ状コア1の内部にあるヒータ37によってフッ素樹脂混合物を340℃に加熱した。

0071

その結果、表2に示すように試料3〜試料7は、耐摩耗性、離型性および成膜成がいずれも良好であった。

0072

0073

表2において、固形分の割合とは、フッ素樹脂混合物を100重量%とした場合のそれぞれのフッ素樹脂(固形分)の占める割合のことである。また、固形分比とは、フッ素樹脂(第1のPFA樹脂、第2のPFA樹脂およびPTFE樹脂)を100重量%とした場合に、それぞれのフッ素樹脂のフッ素樹脂中に占める割合のことである。
〔比較例〕

0074

前記した試料3〜7と同じ製造条件評価条件で、後述する5つの試料(試料8〜12)を用いて比較実験を行った。表3に示すように、試料8〜10については耐摩耗性が「×」、試料11については離型性が「×」、試料8、10および12については成膜性が「×」であった。
(試料8)
フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が37.00重量%、第2のPFA樹脂が0.00重量%、PTFE樹脂が0.00重量%、溶剤が63.00重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が100重量%、第2のPFA樹脂が0重量%、PTFE樹脂が0重量%である。

0075

(試料9)
フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が33.30重量%、第2のPFA樹脂が3.70重量%、PTFE樹脂が0.00重量%、溶剤が63.00重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が90重量%、第2のPFA樹脂が10重量%、PTFE樹脂が0重量%である。

0076

(試料10)
フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が22.20重量%、第2のPFA樹脂が14.80重量%、PTFE樹脂が0.00重量%、溶剤が63.00重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が60重量%、第2のPFA樹脂が40重量%、PTFE樹脂が0重量%である。

0077

(試料11)
フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が25.90重量%、第2のPFA樹脂が11.10重量%、PTFE樹脂が15.86重量%、溶剤が47.14重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が49重量%、第2のPFA樹脂が21重量%、PTFE樹脂が30重量%である。

0078

(試料12)
フッ素樹脂混合物中の各成分の割合は、第1のPFA樹脂が22.20重量%、第2のPFA樹脂が14.80重量%、PTFE樹脂が9.25重量%、溶剤が53.75重量%である。
また、フッ素樹脂混合物中のフッ素樹脂(固形分)の比率(固形分比)は、第1のPFA樹脂が48重量%、第2のPFA樹脂が32重量%、PTFE樹脂が20重量%である。

0079

0080

以上の実施例、比較例より、フッ素樹脂混合物におけるフッ素樹脂として、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmの第1のPFA樹脂が56重量%以上90重量%以下であり、平均粒子径が10.0μm〜15.0μmの第2のPFA樹脂が8重量%以上30重量%以下であり、平均粒子径が0.2μm〜0.5μmのPTFE樹脂が0重量%よりも大きく20重量%以下(ただし、第1のPFA樹脂+第2のPFA樹脂+PTFE樹脂=100重量%)を基体の表面にコーティングし、第1のPFA樹脂および第2のPFA樹脂の融点以上の温度で、かつ、PTFEの融点よりも低い温度で焼成することにより、耐摩耗性、離型性、成膜性のいずれもが画像形成に耐えうる定着用回転体が得られることがわかる。

0081

前記した実施例は、説明のために例示したものであって、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、明細書および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更、削除および付加が可能である。

実施例

0082

例えば、前記した実施例は、定着用回転体として定着ロールを例示したものであるが、これに限るものではなく、定着用回転体として、特願2008−212019に示したようなシームレスベルト(定着ベルト)であっても良い。

0083

本発明は、電子写真装置、プリンタの定着ロール、定着ベルト等の定着用回転体で利用できる。

0084

1パイプ状コア
2A,2Bチャック
7A,7B塗布ノズル
14移動台(移動手段)
20ブレード
23補助ブレード
24回転部材
31ゴムロール
35 ゴムロール
37ヒータ(加熱手段)

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