(57)【要約】【課題】円柱状金型の表面に傷を付けることなく、不要な樹脂製環状体を切断し、除去することができ、切断面がきれいで、切断寸法も正確な樹脂製環状体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、円柱状金型の表面に樹脂製環状体を形成した後、金型を脱離する樹脂製環状体の製造方法であって、金型の表面に形成した樹脂製環状体にＣＯ2レーザ光を照射して切込み溝を形成する切込み工程と、切込み溝に沿って、不要な樹脂製環状体を除去する皮剥ぎ工程とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状金型の表面に樹脂製環状体を形成した後、金型を脱離する樹脂製環状体の製造方法であって、
前記金型の表面に形成した樹脂製環状体にＣＯ2レーザ光を照射して切込み溝を形成する切込み工程と、
前記切込み溝に沿って、不要な樹脂製環状体を除去する皮剥ぎ工程と
を備えることを特徴とする樹脂製環状体の製造方法。
【請求項２】
樹脂製環状体が、ポリイミド膜を含むことを特徴とする請求項１に記載の樹脂製環状体の製造方法。
【請求項３】
樹脂製環状体は、厚さが２００μｍ以下である請求項１に記載の樹脂製環状体の製造方法。
【請求項４】
ＣＯ2レーザ光は、出射エネルギーが３１〜５３Ｗ／ｍｍ2である請求項１に記載の樹脂製環状体の製造方法。
【請求項５】
複数の樹脂製環状体をまとめて配置し、ＣＯ2レーザ光を照射する請求項１に記載の樹脂製環状体の製造方法。
【請求項６】
熱定着用部材または圧力定着用部材の製造に使用する請求項１に記載の樹脂製環状体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円柱状金型の表面に傷を付けることなく、不要な樹脂製環状体を切断し、除去する樹脂製環状体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機およびレーザビームプリンターでは、複写紙または転写紙上に形成したトナー像を定着するために熱ローラーが使用され、熱ローラーと加圧ローラーの間に、トナー像が形成された複写紙または転写紙を送り込み、トナーを加熱溶融し、トナー像を定着する。また、最近、熱定着ローラーの代わりに樹脂製環状体が使用されている。樹脂製環状体を使用する定着機構は、図２に示すように、樹脂製管状体２１の内側にヒーター２２を備え、ヒーター２２により加熱しながら、樹脂製管状体２１と加圧ローラー２３の間にトナー像を形成した複写紙２４などを供給し、トナー像を定着する。ヒーターを用いて樹脂製管状体の表面で熱定着が行われるため、熱定着ローラーを使用する場合のように、定着ローラーを予備加熱する時間を必要とせず、電源スイッチを入れると、すぐに熱定着を開始できる。また、ヒーターの容量が小さく、消費電力も少ない利点がある。
【０００３】
樹脂製環状体は、図２に示すように、ポリイミドからなる基層２１ａと、その外側表面に導電性プライマー層２１ｂと、その外側表面にフッ素樹脂からなるトップ層２１ｃとから構成されている。樹脂製環状体の製造方法は、まず、円柱状金型の表面上にポリイミドからなる基層を形成する。基層の形成は、ディップ法およびディスペンサー法により行なうことができるが、たとえば、ディップ法により形成するときは、図３（ａ）に示すように、ポリイミド前駆体溶液３７を充填した容器に円柱状金型３５を浸漬した後、図３（ｂ）に示すように、円柱状金型３５を引上げる。円柱状金型３５の外側には、金型と一定のクリアランスを有するようにリング状のダイス３６を設けているため、ダイス３６が自重により矢印の方向に下降することにより、円柱状金型３５の外側表面に一定厚さにポリイミド前駆体溶液が塗布されるから、乾燥後、焼成し、基層を形成する。つぎに、導電性プライマー層とトップ層をこの順番で形成し、焼成する。最後に、金型を脱離すると、樹脂製環状体が得られる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１７８７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ポリイミド前駆体溶液をディップ法により塗布するときは、ダイスが自重により落下するときに塗りムラが発生する。また、ディスぺンサー方式により塗布するときは、塗り始めに塗りムラが生じる。したがって、膜厚の不均一な部分を除去する必要がある。かかる除去作業は、粘着テープなどを使用して人手により行なうことができるが、特に、流れ作業においては作業者により除去範囲が不均一になり易く、その後の乾燥工程でガス抜きが確実にできないため、不良品が発生する場合が多く、製造コストも高くなる。一方、作業を自動化するには、画像処理をし、切れ目を見つけなければならないため、設備が複雑になり、高価となる。
【０００５】
溶媒により溶解して除去する方法または燃焼して除去する方法があるが、ポリイミド樹脂は耐熱性と化学的安定性が大きいため、不要部分だけを溶解し、または燃焼し、除去するのは容易ではない。また、不要部分を吸引し、剥離する方法もあるが、ポリイミド樹脂は機械的強度が大きいため、金型からポリイミド樹脂を剥離し、除去することは困難である。さらに、ゴムなどの摩擦力の強い物で不要部分を挟み、捻切るという方法により、不要部分を剥離することはできるが、捻切った端面に凹凸が生じ、静電気によりゴムチャック部にポリイミドカスが付着するため、静電除去装置が必要になり、ポリイミドカスをエアーブローにより吹き飛ばさなければならず、金型に不要なポリイミド樹脂が残る場合もある。
【０００６】
切断刃により切断し、除去する方法があるが、下地の円柱状金型の表面に傷を付けずに切断するのは難しい。また、ウォータジェットにより切断し、除去する方法もあるが、下地の円柱状金型に傷を付けずに切断するのは容易ではなく、水が付着するので、新たに乾燥工程が必要となる。
【０００７】
本発明の課題は、円柱状金型の表面に傷を付けることなく、不要な樹脂製環状体を切断し、除去することができ、切断面がきれいで、切断寸法も正確な樹脂製環状体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、円柱状金型の表面に樹脂製環状体を形成した後、金型を脱離する樹脂製環状体の製造方法であって、金型の表面に形成した樹脂製環状体にＣＯ2レーザ光を照射して切込み溝を形成する切込み工程と、切込み溝に沿って、不要な樹脂製環状体を除去する皮剥ぎ工程とを備えることを特徴とする。樹脂製環状体は、ポリイミド膜を含む態様が好ましく、樹脂製環状体の厚さは２００μｍ以下が好ましい。ＣＯ2レーザ光の出射エネルギーは、焦点距離１８５±５ｍｍにおいて３１〜５３Ｗ／ｍｍ2が好適であり、複数の樹脂製環状体をまとめて配置し、ＣＯ2レーザ光を照射する態様が好ましい。本発明の製造方法により、熱定着用部材または圧力定着用部材を製造することができる。
【発明の効果】
【０００９】
円柱状金型の表面に傷を付けることなく、不要な樹脂製環状体を切断し、除去することができ、切断面がきれいで、切断寸法も正確である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の樹脂製環状体の製造方法は、円柱状金型の表面に形成した樹脂製環状体にＣＯ2レーザ光を照射して切込み溝を形成する切込み工程と、切込み溝に沿って、不要な樹脂製環状体を除去する皮剥ぎ工程とを備える。ＣＯ2レーザ光は、スポット径が小さく、樹脂製環状体に細幅の切込み溝を短時間で精度よく入れることができる。また、ＣＯ2レーザ光（波長１０．６μｍ）は、ＹＡＧレーザ光（波長１．０６４μｍ）の１０倍の波長を有するため、金属表面での反射率が大きく、Ｃｕ、ＦｅまたはＡｌなどからなる金型の表面への傷付けを抑えることができる。また、きれいな切断面を得ることができ、寸法安定性が良好である。
【００１１】
ＣＯ2レーザ光の出射エネルギーは、樹脂製環状体を短時間で切込み加工する点で、焦点距離１８５±５ｍｍにおいて３１Ｗ／ｍｍ2以上が好ましい。一方、ＣＯ2レーザ光照射時のススの発生を抑える点で、５３Ｗ／ｍｍ2以下が好ましく、４２Ｗ／ｍｍ2以下がより好ましい。ススが発生すると、後の塗布工程においてススが混入し、不良品が発生し、またススが付着した部分には塗布できなくなる可能性が有る。一方、ＣＯ2レーザ光により加工する樹脂製環状体の厚さは、短時間で切込み加工をする点で、２００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましい。ＣＯ2レーザ光の最大走査幅、樹脂製環状体の外径およびピッチなどにより、複数の樹脂製環状体をまとめて配置し、ＣＯ2レーザ光を照射することができ、製造効率を高めることができる。
【００１２】
皮剥ぎ工程は、たとえば、樹脂製環状体の全周に切込み溝を入れた後、樹脂型環状体の長手方向に切込み溝を入れ、長手方向に入れた切込み溝の反対側から粘着テープまたは吸着パッドにより、切込み溝に沿って不要な樹脂製環状体を容易に除去することができる。
【００１３】
本発明の樹脂製環状体の製造方法は、円柱状金型の表面に樹脂製環状体を形成した後、金型を脱離する。たとえば、レーザビームプリンターおよび電子写真複写機などの樹脂製環状体を製造する場合は、円柱状金型の表面にポリイミド前駆体溶液をディップ法またはディスペンサー法により塗布し、乾燥後、焼成してポリイミド樹脂からなる基層を形成する。ポリイミド前駆体としては、芳香族系ポリイミド前駆体が好適である。ポリイミド樹脂は、耐熱性、寸法安定性、機械的特性および化学的特性に優れているため、樹脂製環状体がポリイミド膜を含む態様が好ましい。
【００１４】
つぎに、前述のとおり、金型表面の基層（樹脂製環状体）にＣＯ2レーザ光を照射し、切込み溝を入れた後、切込み溝に沿って膜厚不均一部分を皮剥ぎし、除去する。つづいて、基層上に導電性プライマー層とトップ層を、この順番で形成する。
【００１５】
導電性プライマー層は、フッ素樹脂からなるトップ層と、ポリイミド樹脂からなる基層との接着一体化に優れる点で、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアミドイミド、ポリイミドおよびこれらの誘導体ならびにフッ素樹脂から選ばれる少なくとも一つの化合物を含む態様が好ましい。
【００１６】
トップ層は、トナーとの離型性がよい点で、フッ素樹脂が好ましく、たとえば、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−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、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）から選ばれる少なくとも一つの化合物が挙げられる。また、フッ素樹脂は、平滑な状態で焼成するのが好ましく、平滑状態のフッ素樹脂層を得るには、フッ素樹脂層の水分散液にポリイミド半硬化管状物を浸漬し加熱焼成する方法が好ましい。
【００１７】
得られる樹脂製環状体は、基層がポリイミド樹脂で形成され、その外側表面に導電性プライマー層が存在し、さらに、その外側表面にフッ素樹脂などからなるトップ層が形成されているため、紙と接触する表面の離型性が良好で、帯電しにくく、レーザビームプリンターおよび電子写真用複写機などの熱定着用部材または圧力定着用部材として優れた特性を奏する。
【００１８】
実施例１
外径１８ｍｍ、長さ５００ｍｍのＡｌ製の円柱状金型の表面に、離型剤として酸化ケイ素を含む無機コーティング液をディッピング法によりコーティングし、焼き付けた。酸化ケイ素皮膜の厚さは２μｍであった。つぎに、ポリイミド前駆体として、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸２無水物と４，４’−ジアミノジフェニルエーテルを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン中で反応させて得られたポリイミド前駆体溶液を用意した。このポリイミド前駆体溶液が入った容器に、円柱状金型を長さ４００ｍｍまで浸漬して引き上げ、ディップ法により金型の表面にポリイミド前駆体溶液の皮膜を成形した後、乾燥し、焼成した。焼成後のポリイミド樹脂からなる基層の厚さは５０μｍであった。
【００１９】
つぎに、市販のＣＯ2レーザマーキング装置（ＳＵＮＸ株式会社製ＬＰ−４３０Ｌ）（最大出力３０Ｗ）（走査最大幅１１０ｍｍ）を用いて、金型の表面に形成した基層（樹脂製環状体）にＣＯ2レーザ光を照射して切込み溝を入れた。切込み工程を図１に示す。まず、図１（ａ）に示すように、基層（樹脂製環状体）１を形成した円柱状金型５（外径１８ｍｍ）の皮剥ぎ位置にＣＯ2レーザマーキング装置２のレーザ光照射部３を向けて配置し、矢印に示すようにレーザ光を照射した。図１（ｂ）は、基層１におけるレーザ光を照射した部分を、レーザ光の照射側から見たときの拡大図である。図１（ｂ）において、ｗ1は、基層を形成した円柱状金型の外径を表す。また、破線４は、レーザ光のスポット部の軌跡を表し、ｗ2は、レーザ光を走査した長さ（走査幅）を表す。本実施例では、ｗ1＝１８ｍｍ、ｗ2＝３０ｍｍであり、０．５秒間かけて外径ｗ1を走査した。レーザマーキング装置の出力を０．９Ｗとし、ＣＯ2レーザ光を照射した結果、図１（ｃ）に示すように、中心角θ＝１２０°に相当する１ａ＝１８．９ｍｍに切込み溝が入り、ススの発生は認められなかった。
【００２０】
つぎに、基層を形成した円柱状金型１を１２０°回転し、同様にレーザ光を照射して切込み溝を入れた後、さらに１２０°回転して切込み溝を入れた。その後、図１（ｂ）に示すように、円柱状金型の長手方向にレーザ光を照射し、切込み溝１ｂを形成した。つぎに、切込み溝１ｂの反対側に粘着テープを貼り、引き剥がすと、切込み溝に沿って、不要な基層（樹脂製環状体）を除去できた。皮剥ぎ後、除去した基層を観察すると、切断面がきれいであり、設計したとおりの寸法で基層が切断されていることがわかった。また、円柱状金型の表面を確認すると、切込み溝の形成部に傷は認められなかった。
【００２１】
その後、レーザマーキング装置の出射エネルギーを３１Ｗ／ｍｍ2のままとし、金型を３秒間／回で回転しながら、連続的に切込み溝を入れる実験をしたが、切込み溝の繋ぎ部とレーザ光の照射を開始するタイミングを合わせるのが難しく、また、切込み溝の繋ぎ部で、金型表面に傷がつきやすいことがわかった。したがって、上述した間歇回転方式の方が好ましい。
【００２２】
樹脂製環状体の不要部を除去した後、フッ素樹脂用プライマー（デュポン社製品名：テフロン（登録商標）８５５−３００）に、カーボンブラック粉末を１２質量％加えた組成物溶液に浸漬塗布し、乾燥し、プライマー層を形成した。プライマー層の厚さは４μｍであった。つぎに、ポリテトラフルオロエチレンの水分散液にカーボンブラックを加えたトップ層組成液に浸漬塗布し、焼成し、トップ層を形成した。トップ層の厚さは１０μｍであった。最後に、円柱状金型を脱離し、樹脂製環状体を得た。
【００２３】
つぎに、図２に示すように、得られた樹脂製環状体２１を電子写真複写機用の熱定着用部材に使用し、トナー像２７を形成した複写紙２４を供給し、熱圧着し、定着像２８を得た。得られた樹脂製環状体は、耐熱性、強度、離型性、滑性など実用的に十分な特性を有するものであった。
【００２４】
実施例２
本実施例では、２本の樹脂製環状体をまとめて配置し、ＣＯ2レーザ光を照射した。まず、図４（ａ）に示すように、基層（樹脂製環状体）４１を形成した２本の円柱状金型４５をピッチｗ5＝５５ｍｍで配置し、皮剥ぎ位置にＣＯ2レーザマーキング装置４２のレーザ光照射部４３を向けて配置し、矢印に示すようにレーザ光を照射した。図４（ｂ）は、基層４１におけるレーザ光を照射した部分を、レーザ光の照射側から見たときの拡大図である。図４（ｂ）に示すように、基層４１を形成した円柱状金型４５の外径ｗ3は１８ｍｍであり、走査幅ｗ4は７５ｍｍとした。
【００２５】
ｗ5＋（ｗ3／２）×２
＝５５＋（１８／２）×２
＝７３
＜７５
その他の点は、実施例１と同様にして、切込みを入れ、皮剥ぎを行なった。
【００２６】
その結果、レーザ照射時にススの発生は認められず、切込み溝に沿って、不要な基層（樹脂製環状体）を除去できた。皮剥ぎ後、除去した基層を観察すると、切断面がきれいであり、設計したとおりの寸法で基層が切断されていることがわかった。また、円柱状金型の表面を確認すると、切込み溝の形成部に傷は認められず、２本まとめて加工することができた。
【００２７】
実施例３
本実施例では、基層を形成した円柱状金型として外径が２４ｍｍのものを用い、外径２４ｍｍ当たり１．５秒間かけてレーザ光を走査した。また、図４に示すように、走査幅ｗ4は、８０ｍｍとした。
【００２８】
ｗ5＋（ｗ3／２）×２
＝５５＋（２４／２）×２
＝７９
＜８０
その他の点は、実施例２と同様にして、切込みを入れ、皮剥ぎを行なった。
【００２９】
その結果、レーザ光照射時にススの発生は認められず、切込み溝に沿って、不要な基層（樹脂製環状体）を除去できた。皮剥ぎ後、除去した基層を観察すると、切断面がきれいであり、設計したとおりの寸法で基層が切断されていることがわかった。また、円柱状金型の表面を確認すると、切込み溝の形成部に傷は認められず、２本まとめて加工することができた。
【００３０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
電子写真複写機およびレーザビームプリンターの熱定着用部材または圧力定着用部材として優れた特性を有する樹脂製環状体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１における切込み工程を示す図である。
【図２】樹脂製環状体を使用するトナーの定着機構を示す図である。
【図３】ディップ法による基層の形成方法を示す図である。
【図４】本発明の実施例２における切込み工程を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  基層、２  ＣＯ2レーザマーキング装置、３  レーザ光照射部、５  円柱状金型、２１  樹脂製管状体、２１ａ  基層、２１ｂ  プライマー層、２１ｃ  トップ層、２２  ヒーター、２３  加圧ローラー、２４  複写紙。
【図１】
2007216557.tif 000003
【図２】
2007216557.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007216557.tif 000006