(57)【要約】【課題】コピーやプリンターなどに使用される、定着ないし加圧部材の表層部に被覆される画像形成上悪影響を及ぼす凹状窪みのないフッ素樹脂チューブを、高生産性の下に提供する。【解決手段】フッ素樹脂からなる円筒体（チューブ）の表層部で長手方向に延在する突起体（高さ（ａ）、幅（ｂ））が、該円筒体の横断面の中心部を挟んで互いに対峙する任意の二箇所に形成されている円筒体を使用する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素樹脂からなる円筒体の表層部で長手方向に延在する突起体が、該円筒体の横断面の中心部を挟んで互いに対峙する任意の二箇所に形成されていることを特徴とする定着ないし加圧部材用円筒体。
【請求項２】
該突起体のサイズが、高さで１．０〜６．０μｍ、幅３００〜６００μｍの範囲にある請求項１に記載の定着ないし加圧部材用円筒体。
【請求項３】
該フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、およびテトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項１または２に記載の定着ないし加圧部材用円筒体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の円筒体が、最外層に被覆されてなることを特徴とする定着部材。
【請求項５】
形状がロールまたはエンドレスベルトである請求項４に記載の定着部材。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかに記載の円筒体が、最外層に被覆されてなることを特徴とする加圧部材。
【請求項７】
形状がロールまたはエンドレスベルトである請求項６に記載の加圧部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フッ素樹脂円筒体に関し、さらに詳しくは、プリンターやコピー機の定着部に使用される、ロールないしエンドレスベルト形状の定着部材や加圧部材の最外層に配されるフッ素樹脂円筒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在のプリンターやコピー機で採用されている定着方式は、加熱溶融性の樹脂などからなるトナーを定着部材と加圧部材の間に通すことによって加熱圧着し、記録紙上に溶融定着させるものである。
前述の定着部材及び加圧部材の構造としては多岐に亘るが、最外層にフッ素樹脂円筒体（以降、“チューブ”と称する）が被覆されることが多い。これはフッ素樹脂の良好な耐熱性及びトナーとの優れた離型性によるところが大きい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のフッ素樹脂チューブには次のような問題点があった。
成形機から押し出されたフッ素樹脂チューブは、一対以上の引き取りロール間にて完全挟持（ニップ）されて、ボビンに巻き取られるので、該チューブの横断面方向で互いに対峙する任意の二箇所に折り目が生じる（例えば、特許文献１参照）。その際、折り目部は、フッ素樹脂チューブの弾性限界を超えて折り曲げられるので、チューブ表層部で長手方向に沿って凹状窪みが発生することが多い。この凹状窪みは、チューブが定着部材もしくは加圧部材の最外層に被覆された後でも依然として残存してしまう。ところで、このような凹状窪みのサイズは、図５に示すように、一般に深さ（ａ）が７〜８μｍ、幅（ｂ）が５０μｍ程度になり、トナー粒子と比較するとかなりの大きさと言える。
このことから、従来のフッ素樹脂チューブを使用した定着部材を取り付けた定着装置では、上記の凹状窪みに余分なトナーが入り込み、これが画像にスジ状の跡となって現れ、画像悪化を招いている。しかも、この現象はカラー、特に黄色のような薄い色の画像やＯＨＰシートへの印刷時に顕著に現れる。
また、加圧部材に従来のフッ素樹脂チューブを使用すると、同様に両面印刷時に画像の乱れが生じるといった悪影響が出てしまう。
この凹状窪みは、成形機から押し出されたフッ素樹脂チューブを挟持することなく、そのまま振り落とすことにより回避できるが、現実には工程上、押し出し、引き取りに続いて連続巻き取りするものではないので、生産性に欠け、コスト高になることは容易に理解される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１０９２９５号公報（段落番号００１０）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決し、表層部に、画像形成上悪影響を及ぼす凹状窪みのないフッ素樹脂チューブを高生産性の下に提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、押し出し成形されたフッ素樹脂チューブを特殊な引き取り処理を適用することにより、上記の課題を解決するに至った。
かくして、本発明によれば、フッ素樹脂からなる円筒体（チューブ）の表層部で長手方向に延在する突起体が、該円筒体の横断面の中心部を挟んで互いに対峙する任意の二箇所に形成されていることを特徴とする定着ないし加圧部材用円筒体が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。
図１は本発明のチューブを最外層に被覆してなる定着ロールの一例を示す横断面図である。
図２は本発明のチューブを最外層に被覆してなる加圧ロールの一例を示す横断面図である。
図３は本発明のチューブを最外層に被覆してなる定着ベルトの一例を示す横断面図である。
図４は図１〜３における本発明のチューブの部分拡大側面図である。
図５は従来のチューブの部分拡大側面図である。
【０００８】
図１において、（１）はチューブ表層部で長手方向に延在する突起体が、チューブ横断面の中心部を挟んで対峙する任意の２箇所に形成されていることを示す。この突起体（１）の側面形状は図４に模式的に示されるように、高さ（ａ）、幅（ｂ）を呈する。（２）は突起体（１）を有するフッ素樹脂チューブ、（３）は円筒状芯金である。
図２において、符号（１）及び（２）は図１の場合と同じであり、（４）はゴム状弾性体、（５）はムク状芯金である。
図３において、（１）及び（２）は図１の場合と同じであり、（６）は硬質の基材層、もしくはこれと弾性層との複合基材層である。
図４において、（ａ）は、前述のように突起体の突出高さ、（ｂ）は突起体の幅である。
図５において、（ａ）は、冒頭にも述べたように凹状窪みの深さ、（ｂ）は凹状窪みの幅である。
【０００９】
本発明において特徴的なことは、従来のフッ素樹脂チューブの折り目部に発生していた凹状窪みとは全く逆の形状である微細突起体を積極的に形成したことに在る。ここで、“微細”とは、図４における高さ（ａ）が１．０〜６．０μｍ、幅が３００〜６００μｍの範囲にあることを言う。そして、このような突起体を有するチューブは、驚くべきことに、表層部が平滑なチューブと何等遜色のない画像形成能を呈することが判明したのである。
【００１０】
上述の微細突起体を有するフッ素樹脂チューブは、成形機から押し出されたチューブを完全挟持してチューブが平坦化された状態、したがってチューブ両端に折り目をつけた状態で引き取るニップローラに代えて、チューブの長手方向の略中央部分のみを選択的に挟持するような引き取り手段を採用することによって実現される。このような手段の典型的な例は、両端部が挟持機能を有しない一対の段付きロールあるいは、完全挟持タイプではあるが、チューブの略中央部のみを挟持するような短いロールである。このような特殊なロールを通過するチューブはその長手方向の略中央部のみが選択的に挟持されつつ移送される。その結果、従来の完全挟持タイプのロールを採用した際に生じていた凹状窪みに代わり、相当箇所には突起体が形成されるものと考えられる。
上記の特殊な引き取り工程を経てボビンに巻き取られたチューブは独特の巻き形状を呈する。すなわち、両端（耳部）が膨れあがった鼓状の巻き姿となり、このことは、従来の完全挟持タイプの引き取りロールの採用時に発生していた折り目が存在しないことを裏付けるものである。
【００１１】
本発明において、フッ素樹脂チューブの材料としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）が好ましく用いられるが、この他ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＦＥＰ（テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体）など他のフッ素樹脂であってもよい。
このようなフッ素樹脂からなるチューブを製造するには、先ずフッ素樹脂を溶融押出機から円筒状に押し出し、冷却後、既に述べた両端開放型の段付きロールにて該チューブの略中央部を挟持しながら引き取り、ボビンに巻き取る。そして、このチューブはその長手方向の所定幅に切断されて、定着ないし加圧部材の最外周に被覆される。
ここで、図１〜３に示したロールやエンドレスベルトに、本発明のチューブを適用する場合について述べる。
図１に示した定着ロールにおいては、アルミニウムや鉄からなり、外径がφ１５〜φ６０ｍｍ、肉厚が０．５〜３ｍｍ、そして長さ（幅）が２５０〜６００ｍｍ程度の円筒状芯金（３）の外周に、肉厚が３０μｍ〜１００μｍ程度のチューブ（２）を被覆すればよい。具体的には、フッ素樹脂チューブ（２）を円筒金型の内壁面に拡開して密着させた状態で、該金型内に円筒状芯金（３）を挿入し、脱型する。このような工程において、円筒状芯金（３）の外周には予め、チューブ（２）の内壁面との界面接着性を向上させるような接着剤が塗布されていてもよい。同様に、チューブ（２）の内壁面には予め、上記の接着剤を塗布しておくか、周知の化学的または物理的粗面化処理を施しておいてもよい。このような事前処理は、図２〜３に示す部材の製造にも共通している。なお、チューブ製造後被覆処理の間の処理工程、例えば粗面処理や切断工程などでも、チューブ全体を過度の挟持するような操作は極力避けるようにする。
図２に示した加圧ロールにおいては、アルミニウム、鉄、さらにはステンレスからなり、外径がφ６ｍｍ〜φ４０ｍｍで長さが２５０〜４００ｍｍ程度のムク状芯金（５）の外周に先ず、弾性体（４）を被覆し、次いで、弾性体（４）の外周にチューブ（２）を被覆すればよい。具体的には、金型内にムク状の芯金（５）を挿入し、その外周に弾性体材料を注入・固化してから、脱型する。弾性体としては、シリコーンゴムが好ましく採用され、その際の肉厚は３〜８ｍｍ程度である。
図３のエンドレスベルトにおいては、ポリイミド樹脂や金属の単体からなるか、またはポリイミド樹脂層もしくは金属層とシリコーンゴムなどからなる弾性層の複合層からなる基材層（６）の外周にチューブ（２）が被覆される。具体的には、フッ素樹脂チューブ（２）を円筒金型の内壁面に拡開して密着させた状態で、該金型内にベルト基材（６）を挿入してから、脱型する。
【００１２】
【実施例１】
以下は本発明に係るフッ素樹脂チューブの製造例である。
先ず、押出し成形機に、フッ素樹脂として「３５０−Ｊ」（三井・デュポンフロロケミカル製）を投入し、３８０〜４２０℃の溶融温度で、外径が３１ｍｍで肉厚が５０μｍの筒状体に連続吐出させ、冷却後に一対の段付きロールにて該円筒体の長手方向に沿った略中央部のみニップして引き取り、ボビンに巻き取った。このとき、一対の段付きロールを構成する各ロールとしては、長さ（幅）が２００ｍｍ、ロール各端面からロール中央部に向かう８６ｍｍの長さに亘る直径が８０ｍｍ、中央部の直径が１００ｍｍの金属または樹脂製ロールを用いた。
次に、巻き取られたチューブを４８０ｍｍの幅（長手方向）に切断した状態で、突起の状態について観察した。その結果、切断されたチューブの表層部で長手方向に延在する突起体が、該チューブの横断面の中心部を挟んで互いに対峙する２箇所に存在していることが確認された。その際、図４に示す突起体（１）の突出高さ（ａ）は略４．５μｍ、そして幅（ｂ）は略５００μｍであった。
【実施例２】
以下は、図１に示したロール構造の定着部材の製造例である。
先ず、円筒形状の金型の内部（内径：φ２６．４ｍｍ）に実施例１にて作製したフッ素樹脂チューブの内壁面にエキシマレーザーによる粗面化処理を施してから、真空引き（真空度：１０−１Ｔｏｒｒ）により内壁面に密着させた。
次に外径がφ２４．８ｍｍ、内径がφ２１．９ｍｍ、長さが３１５ｍｍのアルミニウムの芯金を用意し、その表面をサンドブラスト処理してから接着剤として「ＰＲ−９０２ＡＬ」（三井・デュポンフロロケミカル（株）製）を塗布した。
この芯金を、前述の金型内部に真空引き（真空度：１０−１Ｔｏｒｒ）をしながら挿入した後真空引きを停止し、金型から図１に示すようなロールを脱型する。最後に、このロールを炉内に移して、３３０℃、２５分にて仮焼成を、さらに３８０℃、４０分にて本焼成を施した。
【実施例３】
以下は、図２に示したロール構造の加圧部材の製造例である。
先ず、円筒形状の金型の内部（内部径：φ３０．４）に実施例１と同様に作製した、外径φ２９ｍｍ、肉厚５０μｍ、長さが４５０ｍｍのフッ素樹脂チューブを真空引き（真空度：１０−１Ｔｏｒｒ）により内壁面に密着させた状態で、その内壁面に接着剤として「ＤＹ３９−０６７」（東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）を塗布した。
一方、外径がφ２０ｍｍ、長さが３３４ｍｍの鉄の芯金を用意し、その表面をサンドブラスト処理してから、接着剤として「ＸＰ８１−４０５（Ａ）（Ｂ）」（ジーイー東芝シリコーン（株）製）を塗布した。
この芯金と前述の金型を含む一連の金型を射出成型機に装着した状態で、いずれも未加硫のシリコーンゴムである「ＤＹ３５−８９５（Ａ）」（ゴムと架橋材との組成物）と「ＤＹ３５−８９５（Ｂ）」（ゴムと触媒との組成物）（いずれも東レ・ダウコーニング・シリコーン（株）製）とをそれぞれ５０部ずつを射出成型機にて混合し、金型内に射出注入した。
射出注入終了後、金型ごと炉内で１２０℃、４０分一次加硫を行った後、金型から脱型し、さらに２００℃、４時間二次加硫を行い、図２に示すような加圧ロールを得た。
【実施例４】
以下は図３に示したベルト構造の定着部材の製造例である。
先ず、円筒形状の金型の内部（内径：１０５ｍｍ）に実施例１と同様に作製した、外径がφ１００ｍｍ、肉厚が５０μｍ、長さが４２０ｍｍのフッ素樹脂チューブを真空引き（真空度：１０−１Ｔｏｒｒ）により内壁面に密着させた状態で、その内壁面に接着剤として「ＸＰ８１−４０５（Ａ）（Ｂ）」（ジーイー東芝シリコーン（株）製）を塗布した。
一方、外径がφ９７ｍｍ、長さが４００ｍｍのポリイミドのベルトを用意し、前述の金型内部に真空引き（真空度：１０−１Ｔｏｒｒ）をしながら挿入した後、真空引きを停止し、金型から脱型する。最後に、このロールを炉内に移して、３３０℃、２５分にて仮焼成を、さらに３８０℃、４０分にて本焼成を施した。
【比較例１】
実施例１において、段付きロールに代えて、直径が１００ｍｍで長さが２００ｍｍの完全挟持タイプのニップロールを用いる以外は同様の押し出し・引取り及び巻き取り操作を繰り返した。巻き取られたチューブを４８０ｍｍの幅（長手方向）に切断した状態で、表層部の状態について観察した。その結果、切断されたチューブの表層部で長手方向に延在する凹状窪みが、該チューブの横断面の中心部を挟んで互いに対峙する２箇所に存在していることが確認された。その際、図５に示す凹状窪み（１）の深さ（ａ）は略６．７５μｍ、そして幅（ｂ）は略４３μｍであった。
次いで、実施例２において、この切断されたチューブを本発明のチューブに代える以外は同様の操作を繰り返して、定着ロールを得た。
【比較例２】
実施例１において、段付きロール引き取り工程、及び巻き取り工程を省略し、押し出されたフッ素樹脂チューブを収納缶に丁寧に振り落とした。このチューブを４８０ｍｍの幅（長手方向）に切断した状態で、表層部の状態について観察した結果、表層部は平滑面を呈し、突起体や凹状窪みは観察されなかった。
【実施例５】
市販の複写機の定着ロールとして、実施例２、比較例１及び比較例２で得たロールを順次組み込んで評価を行った。これら三者の具体的な違いを整理すると、実施例２では本発明の突起体が延在するフッ素樹脂チューブを使用し、比較例１では従来の折り目が存在し、凹状窪みを有するフッ素樹脂チューブを使用し、そして比較例２では凹凸の無いフッ素樹脂チューブを使用している、ということになる。
評価の最重要項目とされる画像への影響であるが、違いが最も顕著に現れる黒ベタ印刷にて、２０００枚程度の印刷機能試験で判断した。
その結果、実施例２及び比較例２は最後まで画像を悪化させるようなスジの発生はなかった。しかし、比較例１においては、実施直後よりスジが発生し、評価の対象とはなりえなかった。
実施例５を受け、その他の定着ロールとしての評価基準である生産性、耐久性、コストを考慮した結果、最も良かったのは実施例２で、次いで比較例１、比較例２の順であった。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、従来技術の問題点を解決し、画像形成に悪影響を与えず、しかも押し出し工程、引き取り工程及び巻き取り工程の連続化に適したフッ素樹脂チューブが提供される。
【００１４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチューブを最外層に被覆してなる定着ロールの一例を示す横断面図である。
【図２】本発明のチューブを最外層に被覆してなる加圧ロールの一例を示す横断面図である。
【図３】本発明のチューブを最外層に被覆してなる定着ベルトの一例を示す横断面図である。
【図４】本発明のチューブの部分拡大側面図である。
【図５】従来のチューブの部分拡大側面図である。
【符号の説明】
（１）  フッ素樹脂チューブ表層部の突起体
（２）  フッ素樹脂チューブ
（３）  円筒状芯金
（４）  ゴム状弾性体
（５）  ムク状芯金
（６）  基材層
（ａ）  突起体高さまたは凹状窪み部の深さ
（ｂ）  突起体または凹状窪み部の幅
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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