(57)【要約】【課題】繊維状フィラーを配向させた場合に問題となる強度の差異を改善することできる樹脂フィルムを提供する。【解決手段】耐熱性樹脂と繊維状フィラーで構成された樹脂フィルムであって、繊維状フィラーを含有した耐熱性樹脂層が少なくとも２層以上積層し、かつ、少なくとも２層で繊維状フィラーの整列方向が異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性樹脂と繊維状フィラーで構成された樹脂フィルムであって、
繊維状フィラーを含有した耐熱性樹脂層が少なくとも２層以上積層し、かつ、
少なくとも２層で繊維状フィラーの整列方向が異なることを特徴とする樹脂フィルム。
【請求項２】
前記耐熱性樹脂がポリイミド樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂フィルム。
【請求項３】
前記樹脂フィルムがエンドレスベルトであることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の定着ベルト等に用いられる、熱伝導率や機械的強度に優れた樹脂フィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を利用した複写機、レーザービームプリンタなどの画像形成装置における画像形成プロセスでは、露光工程、現像工程、転写工程を通してトナー像を記録紙などの被転写材上に形成した後、この未定着トナー像を被転写材に定着する定着工程が行われる。定着方式としては、未定着トナー像を加熱・加圧して被転写材上に融着させる方法が一般的であり、加熱・加圧手段としては、定着ローラと加圧ローラとを対向させて、その間に、未定着トナー像を載せた被転写材を通過させ、両ローラ間で加圧すると共に、定着ローラ内に設けられた加熱源により加熱する方法が広く採用されている。
【０００３】
近年、定着ベルトとして、耐熱性、機械的強度、引裂強度、可撓性、離型性などに優れているポリイミドチューブを基材とし、その外表面にフッ素樹脂層を設けたエンドレスベルトが汎用されている。
【０００４】
そして、ポリイミドチューブを基材とする定着ベルトの熱伝導性を改良して、電源投入後の待ち時間の短縮、消費電力の低減、定着速度の高速化、定着温度の低温化等を達成させるために、熱伝導性に優れた無機フィラーを含有させる方法が開示されている。無機フィラーとしては、カーボンブラック、シリコンカーバイド、シリカ、窒化ホウ素、カーボンナノチューブ、等が提案されている。
【０００５】
一方、無機フィラーを多量に添加すると、ポリイミドチューブの機械的強度が低下する問題がある。特許文献１では、針状高熱伝導性フィラーの配合量が、組成物全容量基準で１５容量％以上でも、前記針状高熱伝導性フィラーをチューブの周方向に高度に配向させることにより機械的強度を改善する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５６９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、配向による強度の差異が問題となることがある。
【０００８】
本発明の目的は、繊維状フィラーを配向させた場合に問題となる強度の差異を改善することできる樹脂フィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る樹脂フィルムは、耐熱性樹脂と繊維状フィラーで構成された樹脂フィルムであって、繊維状フィラーを含有した耐熱性樹脂層が少なくとも２層以上積層し、かつ、少なくとも２層で繊維状フィラーの整列方向が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、繊維状フィラーを配向させた場合に問題となる強度の差異を改善することできる樹脂フィルムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の構成を示すイメージ図
【図２】第１の実施形態の塗布方法を示す図
【図３】第１の実施形態の樹脂膜とフィラーの配置イメージ図
【図４】第２の実施形態の塗布方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
（本実施形態の構成）
本実施形態の構成イメージを図１に示す。樹脂中に熱伝導性フィラーを配置することで配向方向の強度が向上する。一方で配向方向と直交する方向の強度はベース樹脂の強度を維持される（配向方向より強度が弱くなる）。そこで、前記熱伝導性フィラーが積層する相手層の熱伝導性フィラーの配向方向と交差するように積層することで、前記、強度の低下を軽減することが可能となる。また、軽減の度合いは、前記交差角度により、交差角度（９０度が最大）が９０度に近いほど無配向に近くなる。
【００１３】
（製法概要）
本実施形態の構成を有するポリイミドチューブを得るための製造方法の例としてディスペンサーを用いる方法がある。図２は、ディスペンサー法の説明図である。図２に示すように、周方向に回転可能な、芯体２４を周方向に回転させながら、ポリイミドワニスをディスペンサー供給部２１の吐出口２２から連続的に、芯体２４の表面に供給する。
【００１４】
ポリイミドワニスを供給部２１の吐出口２２から連続的に供給すると共に、該供給部２１を芯体の回転軸方向に相対的に移動させると、供給したポリイミドワニスが芯体２４表面にらせん状塗布層２３が形成される。通常、供給部２１を芯体２４の回転軸方向に移動させるが、芯体２４を回転させながら供給部２１に対して回転軸方向に移動させてもよい。回転速度及び移動の速度は、芯体２４の表面に隙間無くポリイミドワニスが塗布され、らせん状に巻回されたポリイミドワニスの隣接部分が結合して均一な塗布層を形成できる速度とする。
【００１５】
この塗布工程の後、塗布したポリイミドワニスを加熱すると、溶剤成分が揮発することで濃縮し固化し、さらに高温で加熱することで化学結合が進み、強固なポリイミド膜が生成される。加熱は、塗布膜が少なくとも膜構造を保持しうるまで固化したチューブを脱型し、脱型後に該チューブを再加熱するなど、分割して行ってもよい。
【００１６】
本実施形態では、積層するポリイミドワニス膜を形成するときの芯体の回転方向を反転することで、ポリイミドワニス中のフィラーを交差することができる。図３に本実施形態によるフィラーの交差状態イメージを示す。  
【００１７】
この製造方法に用いられるポリイミドワニスは、固形分として、ポリイミド前駆体とカーボンナノチューブ等の針状高熱伝導性フィラーを含有し、適正なフィラーの含有割合と粘度を有する。ポリイミドワニスの粘度が高すぎると、螺旋状に巻回塗布されたポリイミドワニスが互いに接触してつながる部分が他の部分より薄くなり、塗布層の表面に凹凸を生じる。ポリイミドワニスの粘度が低すぎると、塗布時または乾燥時に液だれ若しくははじきが生じ、チューブを形成することが困難となる。
【００１８】
芯体の離型性を良くするため、シリコーンオイル等からなる離型剤の塗布、または芯体をセラミックスコーティングすることが好ましい。 
【００１９】
本実施形態のポリイミドチューブは、電子写真方式の画像形成装置における定着ユニットに装着される定着ベルトの基材として用いることができる。本発明の定着ベルトは、本発明のポリイミドチューブをベルト基材とし、該ベルト基材の外周面に、弾性層およびフッ素樹脂層、などが設けられた構造を有するものであることが好ましい。
【００２０】
（使用材料）ポリイミドワニスとしては、宇部興産社製「Ｕ−ワニスＳ−３０１」、または、Ｉ．Ｓ．Ｔ社製「Ｐｙｒｅ ＭＬ ＲＣ−５０１９」を使用した。針状熱伝導フィラーとしては、昭和電工社製「ＶＧＣＦ」、直径１５０ｎｍφ、長さ８μｍ、比重２．０を用いた。塗布液として、ポリイミドワニス１００重量部に対して、針状熱伝導フィラー１０乃至１５重量部を配合し、粘度１０００乃至３０００ポイズ程度を用いた。
【００２１】
（製法詳細、ポリイミド塗布膜の積層と加熱条件） 
ポリイミドワニスの塗布膜を得た後、加熱により順に、溶剤を揮発させて固化する工程、イミド化率を高める、分子量を増加させる、を行う。本実施形態においては、溶剤を揮発させて固化する工程において、芯体２４と塗布膜の合計の重量変化により確認できる塗布膜中の残溶剤重量が２５±５％程度となるように実施した。残溶剤重量が１０％程度の場合、最終的な積層膜の摩耗試験において、層間で摩耗現象の変化店が確認された。このことから、層間剥離強度に関して、ポリイミド膜の加熱条件と層間剥離強度に関係があると思われる。
【００２２】
（針状熱伝導フィラーの交差角度）
本実施形態では、外径φ２０ｍｍの芯体の外表面に塗布幅20ｍｍのスリットダイをノズルとして使用、芯体回転速度６０ｒｐｍ、芯体を回転軸方向に２０ｍｍ／ｓで移動、にて各層の塗布を行った。結果として、２層構成の多層膜が形成され、各層を厚さ方向に研磨し断面を作成、顕微鏡（キーエンスＶＨＸ９００）で断面観察することにより、針状熱伝導フィラーの交差角は１７度前後であることが分かった。
【００２３】
（強度試験）
ポリイミドチューブから試料片を切り出し、周方向と軸方向の２箇所で、ＪＩＳ Ｋ ７１６１に従って、島津製作所社製のオートグラフ「ＡＧＨ」を用い、引張速度１．５ｍｍ／ｓ、チャック間距離３０ｍｍで測定を行った。測定の結果得られた周方向及び軸方向の弾性率より、周方向の弾性率÷軸方向の弾性率として「配向度」を求めた。従来例としての単層の配向度は０．２２程度であったのに対し、本発明の２層では、前記配向度が０．４３程度となっていた。複層にして、針状熱伝導フィラーを交差するように配置したことにより、周方向と軸方向の強度差が緩和されたことが確認された。
【００２４】
（第２の実施形態）
（製法概要）
ポリイミド膜を形成する方法の別の例としてディッピングにより塗布膜を形成後にせん断力を付加する方法がある。図４において、芯体２４の表面にディッピングによりポリイミドワニスの塗布膜を形成する。その後、所望の塗布膜厚に対応する径差を有する部材２５により塗布膜にらせん状にせん断力を付加することでフィラーの配向を促す。
【００２５】
（針状熱伝導フィラーの交差角度）
本実施形態では、実施形態１と同じポリイミドワニスを使用して、１層目として、外径φ２０ｍｍの芯体をポリイミドワニスをディッピング（浸漬及び引き上げ）により塗布した膜を形成した。次に、２層目として、外径φ２０ｍｍの芯体の外表面に芯体軸方向の幅（しごき部材厚さ）塗布幅６０ｍｍ、芯体回転速度３０ｒｐｍ、芯体を回転軸方向に３０ｍｍ／ｓで移動、にて塗布層にせん断力を付与した。結果として、２層構成の多層膜が形成され、１層目が芯体軸方向に配向、２層目がせん断方向に配向、各層を厚さ方向に研磨し断面を作成、顕微鏡（キーエンスＶＨＸ９００）で断面観察することにより、２層中の針状熱伝導フィラーの交差角は４３度前後であることが分かった。
【００２６】
（強度試験）
ポリイミドチューブから試料片を切り出し、周方向と軸方向の２箇所で、ＪＩＳ Ｋ ７１６１に従って、島津製作所社製のオートグラフ「ＡＧＨ」を用い、引張速度１．５ｍｍ／ｓ、チャック間距離３０ｍｍで測定を行った。測定の結果得られた周方向及び軸方向の弾性率より、周方向の弾性率÷軸方向の弾性率として「配向度」を求めた。従来例としての単層の配向度は０．２２程度であったのに対し、本発明の２層では、前記配向度が０．６５程度となっていた。複層にして、針状熱伝導フィラーを交差するように配置したことにより、周方向と軸方向の強度差が緩和されたことが確認された。
【符号の説明】
【００２７】
２１  ディスペンサ
２２  吐出口（ディスペンサー）
２３  塗布膜
２４  芯体
２５  せん断部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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