(57)【要約】      （修正有）【課題】電子写真装置、プリンター等に使用される定着ロールの耐久性を向上させる製造方法を提供する。【解決手段】芯金２と、該芯金２表面に形成される表面層３とからなり、該表面層３は結晶化度４５％以上の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膜からなる定着ロール１あるいは芯金２Ａと、該芯金２Ａ表面に形成される表面層３Ａとからなり、該表面層３Ａは結晶化度３５％以下の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膜からなる定着ロール１Ａを提供する。  該定着ロール１は主として２成分系のトナーを使用する場合に適用され、該定着ロール１Ａは主として１成分系のトナーを使用する場合に適用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と、該芯金表面に形成される表面層とからなり、該表面層は結晶化度４５％以上の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膜からなることを特徴とする定着ロール。
【請求項２】
芯金に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チューブを被覆し、該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の融点以上に加熱して該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チューブを該芯金に融着せしめた後徐冷することを特徴とする請求項１に記載の定着ロールの製造方法。
【請求項３】
芯金と、該芯金表面に形成される表面層とからなり、該表面層は結晶化度３５％以下の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膜からなることを特徴とする定着ロール。
【請求項４】
芯金に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チューブを被覆し、該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の融点以上に加熱して該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チューブを該芯金に融着せしめた後急冷することを特徴とする請求項３に記載の定着ロールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置、プリンター等に使用される定着ロールおよび該定着ロールの製造方法に関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
〔発明の背景〕
この種の定着ロールとしては、芯金の表面に薄い樹脂膜を被覆したハードタイプのロールがある。
上記定着ロールとしては保全コストの低減のため耐久性を有することが要求されている。該定着ロールの耐久性を支配するファクターとしては、上記芯金表面に被覆される樹脂膜の磨耗がある。
樹脂膜の磨耗の原因としては、通紙による樹脂膜の磨耗、定着ロールの周囲の温度センサや剥離フィンガ等の隣接部材が該定着ロール表面を擦過することによる磨耗、あるいは該隣接部材に定着されずに定着ロール表面に残存するトナー（ＮＶＯ）が堆積し、該トナーの研磨材効果による磨耗等が考えられる。
【０００３】
〔従来の技術〕
従来、上記樹脂膜の材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が使用されているが、最近では加工性の良好なため、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）が使用されている（例えば特許文献１参照）。
上記ＰＦＡ膜を芯金表面に被覆するには、芯金にＰＦＡチューブを被覆し、ＰＦＡの融点（３１０〜３２０℃）以上に加熱して該ＰＦＡを該芯金に融着せしめ、その後５℃／秒程度の速度で冷却する方法が採られている。この方法ではＰＦＡの結晶化度は略４０％程度になる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９８８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ＰＦＡ膜は耐摩耗性が充分でなく、紙やＮＶＯによって磨耗され易いと云う問題点がある。
ＰＦＡ膜の耐摩耗性を改善するための手段としては、ＰＦＡ膜に代えてＰＴＦＥ膜を用いる手段、ＰＦＡ膜中に無機充填剤を添加する手段が考えられる。
しかしＰＦＡ膜に代えてＰＴＦＥ膜を使用すると、材料費が高くなり、また良好な加工性が得られないと云う問題点があり、またＰＦＡ膜に無機充填剤を添加すると、トナーの離型不良が発生すると云う問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、芯金２と、該芯金２表面に形成される表面層３とからなり、該表面層３は結晶化度４５％以上の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膜からなる定着ロール１を提供するものである。
上記定着ロール１を製造する望ましい方法としては、芯金２に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チューブを被覆し、該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の融点以上に加熱して該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チューブを該芯金２に融着せしめた後徐冷する方法がある。
【０００７】
更に本発明では、芯金２Ａと、該芯金２Ａ表面に形成される表面層３Ａとからなり、該表面層３Ａは結晶化度３５％以下の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膜からなる定着ロール１Ａを提供するものである。
上記定着ロール１Ａを製造する望ましい方法としては、芯金２Ａに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チューブを被覆し、該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の融点以上に加熱して該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チューブを該芯金２Ａに融着せしめた後急冷する方法がある。
【発明の効果】
【０００８】
〔作用〕
芯金２（２Ａ）にＰＦＡチューブを被覆し、ＰＦＡの融点（３１０〜３２０℃）以上の温度に加熱して該ＰＦＡを該芯金２に融着せしめ、その後冷却してＰＦＡ膜３（３Ａ）を形成する。
冷却の際、徐冷（例えば冷却速度０．１℃／秒）とすると、ＰＦＡ膜３の結晶化度は４５％以上となり、耐摩耗性が向上する。この場合は、主としてＮＶＯが殆ど発生しない２成分系トナーに適用される。即ちこの場合には紙や隣接部材の擦過による磨耗に対処するために、ＰＦＡ膜３の結晶化度を大きくして耐摩耗性を向上せしめる。
冷却の際、急冷（例えば冷却速度８００℃／秒）とすると、結晶化度が３５％以下となり、平滑な表面が得られる。この場合は主としてＮＶＯが発生する１成分系トナーに適用される。即ちこの場合にはロール表面を出来るだけ平滑にしてＮＶＯを減少させ、ＮＶＯの研磨材効果によるＰＦＡ膜３Ａの磨耗を抑制する。
【０００９】
〔効果〕
本発明では、磨耗の少ない樹脂膜を有し、したがって耐久性の良い定着ロールが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を以下に詳細に説明する。
図１に示す定着ロール１（１Ａ）は、アルミニウム、鉄、ステンレススチール等の金属からなる芯金２（２Ａ）と、該芯金２（２Ａ）表面に形成される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）膜３（３Ａ）とからなる。上記芯金２（２Ａ）の外径は通常２５〜２６ｍｍ、厚み０．４〜０．６ｍｍ、上記ＰＦＡ膜３（３Ａ）の厚みは通常０．０２〜０．０４ｍｍである。
【００１１】
上記定着ロール１（１Ａ）を製造するには、上記芯金２（２Ａ）に上記ＰＦＡ膜３（３Ａ）からなるチューブを被覆し、この状態でオーブン中に入れて上記ＰＦＡ膜の融点（３１０〜３２０℃）以上の温度で通常１５分〜２５分の焼付け処理を行う。
【００１２】
本発明においては、焼付け処理後の放冷には徐冷と急冷の二種類の方法がある。
徐冷とは通常１℃／秒以下の速度で冷却する方法であり、この場合にはＰＦＡ膜３の結晶化度は４５％以上となるが、望ましくは該結晶化度は５０％以下とする。
【００１３】
急冷とは通常６００℃／秒以上の速度で冷却する方法であり、この場合にはＰＦＡ膜３Ａの結晶化度は３５％以下となるが、望ましくは該結晶化度は３０％以上とする。
本発明において、ＰＦＡ膜の結晶化度はＸ線回折法（ＸＲＤ）により行ない、結晶性ＰＦＡ膜と非晶性ＰＦＡ膜との信号強度比によって算出する。
上記Ｘ線回折法以外、ＰＦＡ膜の結晶化度はＤＣＳを用いて融解熱（ΔＨ1 ）を求め、完全結晶の融解熱２２．２ｃａｌ／ｇで割ることによっても算出することが出来、更にＩＲ分析によっても算出することが出来る。
【００１４】
電子写真装置やプリンター等に使用されるトナーとは、熱可塑性樹脂、ワックス、染料、顔料等を均一に溶融混合した後、１０μｍ径前後の微粉末にしたものを材料として使用するものであり、磁性粉を含む１成分系のトナーと、磁性粉を僅かしか含まないかあるいは殆ど含まない２成分系のトナーとがある。そして１成分系のトナーは粉砕トナーであり、角張り形状を有するからロール表面にトナーが残存し易く（即ちＮＶＯが発生する）、２成分系のトナーは球状のトナーであるから、ロール表面にトナーが残存しにくい（即ちＮＶＯが殆ど発生しない）。
【００１５】
本発明においては、前記したように製造過程で徐冷が適用され、したがって表面層のＰＦＡ膜３の結晶化度が４５％以上のロール（ロール１とする）と、製造過程で急冷が適用され、したがって表面層のＰＦＡ膜３Ａの結晶化度が３５％以下のロール（ロール１Ａとする）とが提供されるが、ロール１とロール１Ａとは１成分系のトナーを使用する場合でも、２成分系のトナーを使用する場合でも適用することが出来る。しかしロール１は上記したように結晶化度が高く、機械的強度が大きくしたがって耐摩耗性が高いので、主としてＮＶＯが殆ど発生しない２成分系のトナーを使用する場合に適用されることが望ましく、またロール１Ａは上記したように結晶化度が低いので表面が平滑になり、ＮＶＯが発生する１成分系のトナーを使用する場合に適用すると、ＮＶＯが減少する。
以下に本発明の実施例を挙げる。
【実施例１】
【００１６】
外径φ２５．８ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの鉄製のパイプ状芯金に対し、ＰＦＡ（三井デュポンフロロケミカル製フッ素樹脂４５０ＨＰ−Ｊ）を材料として用いて製作された肉厚０．０３ｍｍのチューブを被覆し、オーブンで３８０℃／２０ｍｉｎの焼付け処理を行った後、オーブンから取出して室温に放置して冷却速度８℃／秒で冷却を行った比較例１のロール、オーブンから取出し冷媒として水を使用して８００℃／秒で急冷を行った実施例１のロールの２種類の定着ロールを作製した。
【００１７】
上記２種類のロールサンプルを、２成分系のトナーを使用している複写機に組込み、用紙を走行させたところ、ロールサンプルの磨耗に起因するコピー画質の不具合（定着後の乱れが発生）の発生状況は表１のようになった。冷却後のロールからチューブを剥がしたものを試料とし、Ｘ線回折法によって結晶化度を算出した。Ｘ線回折法に使用した装置は、リガク製ＲＩＮＴ２５００（Ｘ線源：ＣｕＫα，出力５０ＫＶ，３００ｍＡ，検出器：シンチレーションカウンター（ＳＣ））である。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表１によれば、２成分系のトナーを使用した場合、実施例１のロールは比較例１のロールに比して不具合発生時の走行枚数が２倍であり、不具合が起りにくいことが確認された。
【実施例２】
【００２０】
外径φ２５．３ｍｍ、肉厚０．２ｍｍの鉄製のパイプ状芯金に対し、ＰＦＡ（三井デュポンフロロケミカル製フッ素樹脂４５１ＨＰ−Ｊ）を材料として用いて製作された肉厚０．０２ｍｍのチューブを被覆し、オーブンで３８０℃／２０ｍｉｎの焼付け処理を行った後、オーブン内でオーブン温度を調節して温度勾配０．１℃／秒の冷却速度で徐冷を行った実施例２のロール、オーブンから取出して室温に放置して、冷却速度８℃／秒で冷却を行った比較例２のロールの２種類の定着ロールを作製した。
【００２１】
上記２種類のロールサンプルを、１成分系のトナーを使用している複写機に組込み、それぞれ１００，０００枚用紙を走行させたところ、ロールサンプル表層の磨耗量は表２のような結果となった。冷却後のロールからチューブを剥がしたものを試料とし、実施例１と同様にして結晶化度を算出した。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
表２によれば、１成分系のトナーを使用した場合、実施例２のロールは比較例２のロールに比して磨耗量が格段に少ないことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明では、表面層の磨耗の少ない耐久性の良い電子写真装置、プリンター等の定着ロールが提供されるので、産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】定着ロールの一部省略側断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１，１Ａ    定着ロール
２  ２Ａ    芯金
３，３Ａ    ＰＦＡ膜（表面層）
【図１】
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