(57)【要約】【課題】ロール本体との接着性が高い低コストなロ一ルカバーを提供することにある。【解決手段】本発明のロールカバー４０は、接着性官能基を含まない熱可塑性フッ素樹脂により形成された第１の層４１と、接着性官能基を含む熱可塑性フッ素樹脂により第１の層の内周面に形成された第２の層４２とを有し、第２の層の少なくとも内周面が、第１の層の外側から照射される紫外線により処理されている。これによれば、熱可塑性フッ素樹脂でなるロールカバーの第２の層に含まれる接着性官能基を紫外線照射によって活性化させることができるため、ロール本体との接着性が高い第２の層を有するロールカバーとすることができる。また、ロールカバーの外層をなす第１の層の外側から紫外線を照射すればよいので、ロールカバーの成形処理から表面処理まで一貫して連続的に行うことが可能となり、ロールカバーの更なる低コスト化を図ることができる。【選択図】図１
2010151927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性フッ素樹脂により形成され、円筒状のロール本体を被覆する管状のロールカバーにおいて、
接着性官能基を含まない熱可塑性フッ素樹脂により形成された第１の層と、
接着性官能基を含む熱可塑性フッ素樹脂により前記第１の層の内周面に形成された第２の層とを有し、
前記第２の層の少なくとも内周面が、前記第１の層の外側から照射される紫外線により処理されていることを特徴とするロールカバー。
【請求項２】
前記紫外線は、低圧水銀ランプにより発生する紫外線であることを特徴とする請求項１に記載のロールカバー。
【請求項３】
前記接着性官能基を含まない熱可塑性フッ素樹脂は、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であり、前記接着性官能基を含む熱可塑性フッ素樹脂は、ヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含む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であることを特徴とする請求項１又は２に記載のロールカバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等で、例えば、熱定着ロールや加圧ロール等として使用されるロールの一部を構成するロールカバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等には、トナーの加熱定着を行う熱ロール型定着装置が設けられており、当該定着装置には、熱定着ロールや該熱定着ロールに押圧される加圧ロール等（以下、「ロール」という）が配設されている。このようなロールは、円筒状のロール本体とその外周面を被覆する管状のロールカバーで構成されている。ロールカバーは、ロール回転時に摩擦抵抗によりロール本体とずれないように、ロールカバーの内周面がロール本体の外周面に接着されている。
【０００３】
このようなロールカバーの材質としては、熱定着時の加熱により劣化しない耐熱性や、ロールカバーの外周面が紙等の記録媒体と粘着しない非粘着性が求められるので、フッ素樹脂が最適である。ところが、フッ素樹脂はその特性として非接着性を有するので、ロールカバーの内周面をそのままの状態でロール本体の外周面に接着することができない。そこで、ロールカバーの内周面を一旦表面処理して接着性を発揮させ、その後にロールカバーの内周面にプライマーを塗布してロール本体の外周面に接着する必要がある。
【０００４】
このフッ素樹脂でなるロールカバーの内周面の表面処理としては、金属ナトリウムとナフタレンの錯体を有機溶剤に溶解させた溶液や、金属ナトリウムを液体アンモニアに溶解させた液体アンモニア溶液をロールカバーの内部に封入して化学的処理した後、ロールカバーの内部をアルコール、水及びアセトンで洗浄処理する方法がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−６０１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のフッ素樹脂でなるロールカバーの内周面の表面処理では、金属ナトリウムを含んだ溶液や金属ナトリウムを含んだアルコール等の廃液の取り扱いに注意が必要なために作業工数が増加する。また、液体アンモニア溶液を用いる表面処理では、低温状態で行う必要があるので大掛かりな設備が必要である。よって、ロールカバーがコスト高となる傾向にある。フッ素樹脂でなるロールカバーの内周面の他の表面処理としてプラズマ放射処理やコロナ放電処理があるが、これらの表面処理では接着性を十分に発揮させることが困難である。
【０００６】
本発明は上述した事情からなされたものであり、本発明の目的は、ロール本体との接着性が高い低コストなロ一ルカバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的達成のため、本発明のロールカバーは、熱可塑性フッ素樹脂により形成され、円筒状のロール本体を被覆する管状のロールカバーにおいて、接着性官能基を含まない熱可塑性フッ素樹脂により形成された第１の層と、接着性官能基を含む熱可塑性フッ素樹脂により前記第１の層の内周面に形成された第２の層とを有し、前記第２の層の少なくとも内周面が、前記第１の層の外側から照射される紫外線により処理されていることを特徴としている。
【０００８】
これによれば、熱可塑性フッ素樹脂でなるロールカバーの第２の層に含まれる接着性官能基を紫外線照射によって活性化させることができるため、ロール本体との接着性が高い第２の層を有するロールカバーとすることができる。特に、低圧水銀ランプにより照射される紫外線と、ヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含む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）の熱可塑性フッ素樹脂との組み合わせ用いることにより、ロール本体との接着性を大幅に向上させることが本発明者によって確認された。また、第２の層の内周面の表面処理を紫外線照射処理のみによって行えるため、作業工数の低減化及び設備の簡易化により低コストなロールカバーとすることができる。そして、ロールカバーの外層をなす第１の層の外側から紫外線を照射すればよいので、ロールカバーの成形処理から表面処理まで一貫して連続的に行うことが可能となり、ロールカバーの更なる低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１０】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るロールカバーを有するロールの一部を示す斜視図及びＸ−Ｘ線断面図である。このロール１００は、芯金１０、ロール本体２０、ロールカバー４０より略構成されている。芯金１０は、アルミニウム等の金属材等により中空円筒状又は中実円筒状に形成されている。ロール本体２０は、シリコンゴム、シリコンフォーム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等の弾性材により中空円筒状に形成されており、ロール本体２０の内周に芯金１０が挿入されてロール本体２０の内周面と芯金１０の外周面とが接着されている。
【００１１】
ロールカバー４０は、熱可塑性フッ素樹脂によりロール本体２０の外周面を被覆可能な管状に形成されており、ロールカバー４０の外層を構成する第１の層４１とロールカバー４０の内層を構成する第２の層４２とから構成されている。第１の層４１は、接着性官能基であるヒドロキシル基を含まない熱可塑性フッ素樹脂で形成され、第２の層４２は、ヒドロキシル基を含む熱可塑性フッ素樹脂で形成されている。第１の層４１は、ヒドロキシル基を含まないため紙等の記録媒体と粘着しない非粘着性を発揮し、第２の層４２は、ヒドロキシル基を含むためロール本体２０と接着する接着性を発揮するようになっている。なお、ヒドロキシル基の代わりに酸無水物基を含む熱可塑性フッ素樹脂であっても良い。
【００１２】
ロールカバー４０の外層を構成する第１の層４１に適用可能なヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含まない熱可塑性フッ素樹脂としては、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（ＰＦＡ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコ共重合体（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の中から単独もしくはこれらの組合せが選択して使用される。
【００１３】
ロールカバー４０の耐久性を追及すれば、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌ（ＡＳＴＭ）Ｄ３３０７に定める方法で測定したメルトフローレイト（以下、「ＭＦＲ」という）が１０以下であることが好ましい。また、ロールカバー４０の押出加工による十分な生産性を維持する為にＭＦＲが０．２以上であることが好ましい。よって、第１の層４１には、ＰＦＡ又はＥＴＦＥが好ましいが、非粘着性、耐熱性の観点を加味するとＰＦＡが最も好適である。
【００１４】
ロールカバー４０の内層を構成する第２の層４２に適用可能なヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含む熱可塑性フッ素樹脂としては、ヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含む単量体（モノマ）とヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含まない単量体（モノマ）との共重合で得ることができる。ヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含む単量体の例を以下に示すが、ヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含む単量体はこれらに制限されることはなく、適用可能なその他のヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含む単量体であっても良い。
【００１５】
ヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含む単量体の例
ＣＦ2＝ＣＦ−Ｒ−ＣＨ2−ＯＨ，
ＣＨ3＝ＣＨ−Ｒ−ＣＨ2−ＯＨ，
ＣＦ2＝ＣＨ−Ｒ−ＣＨ2−ＯＨ，
ＣＦ2＝ＣＦ−Ｏ−Ｒ−ＣＨ2−ＯＨ，
ＣＨ2＝ＣＨ−Ｏ−Ｒ−ＣＨ2−ＯＨ，
ＣＦ2＝ＣＦＣＦ2−Ｏ−Ｒ−ＣＨ2−ＯＨ，
ＣＨ2＝ＣＦＣＦ2−Ｒ−ＣＨ2−ＯＨ，
ＣＨ2＝ＣＦＣＦ2−Ｏ−Ｒ−ＣＨ2−ＯＨ，
なお、Ｒは、
ａ：−（ＣＸ2）l−，
ｂ：−（ＯＣＦ（ＣＦ3）ＣＦ2）m−，
ｃ：−（ＯＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3））m−，
ｄ：−（ＯＣＦ（ＣＦ3））n−，
ｅ：−（ＯＣＦ2ＣＦ2）n−，
の中から選択された何れか１つ又は２つ以上の組合せである。
また、ＸはＨ（水素）又はＦ（フッ素）であり、
ｌ：０〜４０、ｍ：０〜１０、ｎ：０〜１０である。
または、
【００１６】
【化１】
2010151927.tif 000003
【００１７】
などである。
【００１８】
ヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含まない単量体の例としては、エチレン、プロピレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、クロロトリフルオロエチレン、フッ化ビニリデン等の中から１つを選択して用いるか、又は、これらの中から２つ以上の組合せを選択して用いることができる。第２の層４２には、接着性、耐熱性の観点より変性ＰＦＡが最も好適である。
【００１９】
このような２層構造のロールカバー４０とすることにより、第１の層４１と第２の層４２とは熱可塑性フッ素樹脂同士であるため溶着され、第２の層４２とロール本体２０とは第２の層４２の内周面を従来の表面処理すること無しにロール本体２０の外周面と接着される。これにより、芯金１０、ロール本体２０、ロールカバー４０は結合され、芯金１０をその軸方向に回転させることによりロールカバー４０も芯金１０、ロール本体２０と一体となって回転する。
【００２０】
ところが、ロールカバー４０のロール本体２０に対する接着性を更に高めることが要求されてきており、本発明者は、上述した２層構造のロールカバー４０を作成して各種の実験を繰り返し行い検討を重ねた結果、特定のヒドロキシル基あるいは酸無水物基を含む熱可塑性フッ素樹脂、即ち変性ＰＦＡは、特定の紫外線、即ち低圧水銀ランプから照射される紫外線を照射することにより接着性が大幅に向上することを見出した。
【００２１】
このロールカバー４０は、ＰＦＡでなる第１の層４１と変性ＰＦＡでなる第２の層４２とを有しており、第１の層４１の外側から第２の層４２に対して低圧水銀ランプにより紫外線が照射されている。この低圧水銀ランプは、波長が１８５ｎｍ及び２５４ｎｍの紫外線を照射する。この紫外線は、第１の層４１及び第２の層４２の母材であるＰＦＡを透過する際には母材に何ら影響を与えないことが確認されており、ロールカバー４０を成形した後に第１の層４１の外側から照射することで第２の層４２の接着性を大幅に向上させることができる。
【００２２】
また、ロールカバー４０の径は、ロール本体２０の大きさによって任意に調整することが可能である。また、ロールカバー４０の厚さは、ロール１００の種類やその使用態様によって任意に選択することが可能であるが、一般的には１０μｍ〜３００μｍであり、より好ましくは２０μｍ〜１５０μｍである。特に、耐久性、耐摩耗性の観点より、第１の層４１の厚さは、ロールカバー４０の厚さの３分の１以上であることが好ましく、第２の層４２の厚さは、ロール本体２０との十分な接着強度を確保するために０．１μｍ以上であることが好ましい。
【００２３】
次に、ロールカバー４０の製造方法について説明する。ロールカバー４０は、通常の押出成形機及び低圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置により製造することができる。例えば、第１の層４１の材料であるＰＦＡと第２の層４２の材料である変性ＰＦＡを各々の押出成形機から２層金型内に押出し、２層金型内で２層に分配する。２層に分配された被成形体をサイジングダイ等を用いて所望の寸法形状に賦形する。所望の寸法形状に賦形する方法としては、真空サイジング法、インサイドマンドレル法等の方法を用いることもできる。
【００２４】
続いて、所望の寸法形状に賦形された被成形体を紫外線照射装置内に引き込み、低圧水銀ランプから被成形体に向けて紫外線を照射する。このとき、紫外線は第１の層４１の外側から第１の層４１及び第２の層４２を透過し、第２の層４２の内周面に達して該内周面を表面処理する。これにより、第２の層４２の内周面のロール本体２０の外周面に対する接着性を大幅に向上させることができる。このように、紫外線は、第２の層４２の内側から照射する必要は無く、第１の層４１の外側から照射すれば良いので、通常の紫外線照射装置を使用することができる。よって、ロールカバー４０の押出成形から紫外線照射まで簡易な装置で連続処理できるため、ロールカバー４０の製造効率を高めてコストを低減させることができる。なお、紫外線を第２の層４２の内側から照射しても良いことはもちろんのことである。
【００２５】
次に、上記製造方法により製造したロールカバー４０の接着試験について説明する。ロールカバー４０としては、第１の層４１の素材にＰＦＡ（旭硝子社製フルオンＰ−８０２ＵＰ）、第２の層４２の素材に変性ＰＦＡ（ダイキン工業社製ネオフロンＲＡＰ)を選択し、２層押出成形機を用いて、外径２９ｍｍ、第１の層４１の厚さ２５μｍ、第２の層４２の厚さ５μｍの２層構造（全厚３０μｍ）よりなるロールカバー４０と、外径２９ｍｍ、第１の層４１の厚さ４５μｍ、第２の層４２の厚さ５μｍの２層構造（全厚５０μｍ）よりなる被成形体を作成した。続いて、低圧水銀ランプと第１の層４１の外周面との間を所定間隔あけて紫外線を所定時間照射してロールカバー４０を作成した。
【００２６】
このようにして作成したロールカバー４０を１１５ｍｍ角に切り出し、第２の層４２の表面（内周面）にシリコンゴムを塗布して第２の層４２の表面（内周面）同士を張り合わせ、恒温槽内に１４０°Ｃで１時間放置した。そして、接着面を引き剥がしたときの、シリコンゴムとの接触面積に対してシリコンゴム層が凝集破壊を起こした面積の割合を目視で判断し、接着面積として数値化した。その結果、全厚３０μｍのロールカバー４０では、１１０ワット（Ｗ）の低圧水銀ランプと第１の層４１の外周面との間隔は１０ｍｍ〜２０ｍｍ、紫外線の照射時間は２秒〜１０秒のときが９８％〜１００％の接着面積となり、全厚５０μｍのロールカバー４０では、１１０ワット（Ｗ）の低圧水銀ランプと第１の層４１の外周面との間隔は１０ｍｍ、紫外線の照射時間は７秒〜１３秒のときが９０％以上の接着面積となった。このように、低圧水銀ランプにより紫外線を照射することによりロールカバー４０の第２の層４２の変性ＰＦＡの接着性を大幅に向上させることができることが確認された。
【００２７】
以上のように、本実施形態のロールカバー４０によれば、変性ＰＦＡでなる第２の層４２に含まれるヒドロキシル基あるいは酸無水物基を低圧水銀ランプによる紫外線照射によって活性化させることができるため、ロール本体２０との接着性を大幅に向上させることができる。また、第２の層４２の内周面の表面処理を紫外線照射処理のみによって行えるため、作業工数の低減化及び設備の簡易化により低コストなロールカバー４０とすることができる。そして、ロールカバー４０の外層をなす第１の層４１の外側から紫外線を照射すればよいので、ロールカバー４０の成形処理から表面処理まで一貫して連続的に行うことが可能となり、ロールカバー４０の更なる低コスト化を図ることができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、ロールカバー４０は第１の層４１と第２の層４２とから構成される２層構造となっていたが、ロールカバー４０は２層構造に限定されず、少なくとも第１の層と第２の層とを有する多層構造であれば、例えば、３層又は４層構造であってもよい。また、ロール１００はロール本体２０と芯金１０とをそれぞれ有していたが、芯金１０をロール本体２０として利用するロール１００の形態であって、芯金１０がロール本体２０として機能するような構成であってもよい。また、低圧水銀ランプと同様の波長の紫外線を照射するエキシマランプを用いても第２の層４２の接着性を大幅に向上させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係るロールカバーは、コピー機やプリンタ等の加熱、加圧定着部で使用される他、種々の分野で使用されるフッ素樹脂よりなるロールに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係るロールカバーを有するロールの一部を示す斜視図及びＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  芯金、２０  ロール本体、３０  接着剤層、４０  ロールカバー、４１  第１の層、４２  第２の層
【図１】
2010151927.tif 000004