(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ本体と、該ローラ本体の外周に熱収縮により被覆され、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体から形成された、平均厚みが１２．６〜１５．６μｍである熱収縮性チューブとを備えた定着ローラの製造方法において、熱収縮性チューブのヘーズが１．５２〜５．９２％のものを選別して使用することを特徴とする定着ローラの製造方法。
【請求項２】
テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体から形成され、平均厚みが１２．６〜１５．６μｍであり、ヘーズが１．５２〜５．９２％の熱収縮性チューブの熱収縮により外周が被覆されたローラ本体を備えることを特徴とする定着ローラ。
【請求項３】
該熱収縮性チューブが、縦方向において６．５〜８．７％の収縮率を示すことを特徴とする請求項２に記載の定着ローラ。
【請求項４】
該熱収縮性チューブが、縦方向において７．０〜７．７％の収縮率を示すことを特徴とする請求項２に記載の定着ローラ。
【請求項５】
該熱収縮性チューブが、横方向において５．５〜７．１％の収縮率を示すことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の定着ローラ。
【請求項６】
該熱収縮性チューブが、横方向において６．１〜６．９％の収縮率を示すことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の定着ローラ。
【請求項７】
該熱収縮性チューブが、縦方向において６．５〜８．７％の収縮率を、横方向において５．５０〜７．１％の収縮率を示すことを特徴とする請求項２に記載の定着ローラ。
【請求項８】
該熱収縮性チューブが、縦方向において７．０〜７．７％の収縮率を、横方向において６．１〜６．９％の収縮率を示すことを特徴とする請求項２に記載の定着ローラ。
【請求項９】
該熱収縮性チューブのヘーズ値を膜厚値で除した値が０．１０〜０．４７であることを特徴とする請求項２ないし８のいずれか１項に記載の定着ローラ。
【請求項１０】
該熱収縮性チューブのヘーズ値を膜厚値で除した値が０．１０〜０．３１であることを特徴とする請求項２ないし８のいずれか１項に記載の定着ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着ローラの製造方法および定着ローラに係り、特に、複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタ等の電子写真式画像形成装置のトナー画像定着ユニットに使用される加熱定着ローラの製造方法および該ローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式画像形成装置は、所定の画像情報に基づいて感光ドラムを露光して感光ドラム上に静電潜像を形成するための静電潜像形成ユニットと、感光ドラム上に形成された静電潜像に現像ローラからトナーを供給・付着させて静電潜像に対応するトナー像（可視像）を形成するための現像ユニットと、感光ドラム上に形成されたトナー像を記録紙に転写させるための転写ユニットと、記録紙上に転写されたトナー像を記録紙に強固に固着させるための定着ユニットを備える。
【０００３】
定着ユニットでは、加圧ロールと加熱定着ロールとの間に未定着トナー像を担持する記録紙を挿通させ、加圧下に加熱定着ロールから熱を付与してトナー像を記録紙に定着させる。この定着の際のトナーは、粘着性を帯びているので、トナーと接する定着ロールの表面には、トナーが付着するのを防止する目的で、トナー離脱性に優れたフッ素樹脂を被覆することが一般的に行われている。
【０００４】
このフッ素樹脂による被覆は、懸濁液コーティング法や粉体塗装法に比べて、ピンホールが少なく、表面性状に優れ、耐電圧性にも優れていることから、主にフッ素樹脂のチューブを用いて行われている。すなわち、フッ素樹脂チューブを定着ローラ本体に被嵌させ、これを熱収縮と同時に融着させる。かかるフッ素樹脂チューブとしては、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体（ＰＦＡ）が好ましく用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＰＦＡ熱収縮性チューブとして現在量産されているものは、厚みが３０μｍ程度であり、薄いものでも２２〜２５μｍ程度であり、２０μｍ未満のものはない。このように厚みが厚いと、電子写真式画像形成装置に電源を投入してから加熱定着ロール表面が所定温度となるまでの時間、いわゆるウォームアップ時間が長くなり、また消費電力もそれだけ増加する。コーティングタイプのものでは１５μｍ程度の厚みのものが得られており、ウォームアップ時間に関しては、満足し得るものである。
【０００６】
従って、ウォームアップ時間短縮の観点から、ＰＦＡ熱収縮性チューブでもコーティングタイプ程度の厚みの薄いものが、少なくとも厚みが２０μｍ未満のものが望ましいが、メーカーから入手した厚み２０μｍ未満のＰＦＡ熱収縮性チューブを用いて定着ローラを作製すると、得られるＰＦＡ熱収縮性チューブ層にワレやシワ等の欠陥が発生するものが多かった。特にワレは、定着ローラにとっては致命的である。
【０００７】
従って、本発明は、厚みが２０μｍ未満のＰＦＡ熱収縮性チューブを用いながら、ワレ欠陥のほとんどないかまったくないフッ素樹脂被覆加熱定着ローラの製造方法およびかかる定着ローラを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、厚みが２０μｍ未満のＰＦＡ熱収縮性チューブをＰＦＡ熱収縮性チューブメーカーから多数入手し、定着ローラ本体に被嵌させ、熱収縮・融着後のチューブ層におけるワレ／シワ欠陥について研究した。その結果、ＰＦＡ熱収縮性チューブのヘーズと特にワレ欠陥の発生とが相関することを見いだし、２０μｍ未満のＰＦＡ熱収縮性チューブであっても、所定のヘーズを示すものであれば、所期の目的を達成し得ることがわかった。本発明は、この知見に基づく。
【０００９】
すなわち、本発明によれば、ローラ本体と、該ローラ本体の外周に熱収縮により被覆され、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体から形成された、平均厚みが１２．６〜１５．６μｍである熱収縮性チューブとを備えた定着ローラの製造方法において、熱収縮性チューブのヘーズが１．５２〜５．９２％のものを選別して使用することを特徴とする定着ローラの製造方法が提供される。また、本発明によれば、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体から形成され、平均厚みが１２．６〜１５．６μｍであり、ヘーズが１．５２〜５．９２％の熱収縮性チューブの熱収縮により外周が被覆されたローラ本体を備えることを特徴とする定着ローラが提供される。
【００１０】
本発明の熱収縮性チューブのヘーズは、５％以下であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の熱収縮性チューブは、縦方向において、好ましくは６．５〜８．７％、より好ましくは７．０〜７．７％の収縮率を示すものである。
【００１２】
さらにまた、本発明の熱収縮性チューブは、横方向において、好ましくは５．５〜７．１％、より好ましくは６．１〜６．９％の収縮率を示すものである。
【００１３】
本発明の好ましい態様において、熱収縮性チューブは、縦方向において６．５〜８．７％、より好ましくは７．０〜７．７％の収縮率を示し、かつ横方向において５．５〜７．１％、より好ましくは６．１〜６．９％の収縮率を示すものである。
【００１４】
本発明の熱収縮性チューブのヘーズ値を膜厚値で除した値は、好ましくは０．４７以下、より好ましくは０．３１以下である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態に係る加熱定着ローラの概略断面図である。図１に示すように、この加熱定着ローラ１０は、円筒状のローラ本体１１とローラ本体１１の外周面に熱収縮により形成されたフッ素樹脂チューブ層１２を有する。ローラ本体１１内には、定着ローラを加熱するためのヒータ等の加熱手段１３が内蔵されている。ローラ本体１１は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属で形成されている。
【００１７】
フッ素樹脂チューブ層１２は、厚み２０μｍ未満のＰＦＡ熱収縮性チューブのうち、ヘーズが６％以下であるものを選定し、その熱収縮性チューブをローラ本体１１に被嵌させ、加熱により熱収縮させるとともに、ローラ本体１１に融着させたものである。ここで、ヘーズ（曇価）は、ＪＩＳ  Ｋ７１０５−１９８１に規定される通りのものである。いうまでもなく、このフッ素樹脂チューブ層１２は、定着ローラ１０の最外層を構成する。
【００１８】
本発明者らは、熱収縮性樹脂チューブメーカーである香川県丸亀市所在の大倉工業（株）に厚み２０μｍ未満のＰＦＡ熱収縮性チューブを委託加工してもらい、それらチューブを定着ローラ本体に被嵌させ、加熱によりローラ本体に収縮・融着させてフッ素樹脂チューブ層１２を形成し、そのワレ／シワ欠陥の発生について鋭意研究した。ここで、ワレは、定着ローラの長手方向に沿って形成されたフッ素樹脂チューブ層１２の破れであり、シワは、定着ローラの円周方向に沿って形成されたフッ素樹脂チューブ層１２の凸部である。
【００１９】
上記研究の結果、厚みが２０μｍ未満のＰＦＡ熱収縮性チューブでは、そのヘーズがワレ欠陥の発生と相関し、ヘーズが６％以下のＰＦＡ熱収縮性チューブであれば、ワレをほとんど発生させないか、まったく発生させないフッ素樹脂チューブ層１２を提供し得ることがわかった。本発明のＰＦＡからなる熱収縮性チューブは、５％以下のヘーズを有することが好ましい。
【００２０】
また、厚みが２０μｍ未満で、ヘーズが６％以下、好ましくは５％以下のＰＦＡ熱収縮性チューブのうち、縦方向（ＭＤともいう；ローラの長手方向に相当する）において６．５〜８．７％、より好ましくは７．０〜７．７％の収縮率を示すものを用いることにより、ワレの発生がより一層低減されることがわかった。
【００２１】
さらに、厚みが２０μｍ未満で、ヘーズが６％以下、好ましくは５％以下のＰＦＡ熱収縮性チューブのうち、横方向（ＴＤともいう；ローラの円周方向に相当する）において５．５〜７．１％、より好ましくは６．１〜６．９％の収縮率を示すものを用いることにより、シワの発生が顕著に低減されることがわかった。
【００２２】
従って、ワレおよびシワの両者の発生を防止する観点から、厚みが２０μｍ未満で、ヘーズが６％以下、好ましくは５％以下のＰＦＡ熱収縮性チューブのうち、縦方向において６．５〜８．７％の収縮率を、かつ横方向において５．５０〜７．１％の収縮率を示すものが特に好ましく、縦方向において７．０〜７．７％の収縮率を、かつ横方向において６．１〜６．９％の収縮率を示すものがさらに好ましい。
【００２３】
また、本発明のＰＦＡ熱収縮性チューブは、そのヘーズ値を膜厚値で除した値は、好ましくは０．４７以下、より好ましくは０．３１以下であることが望ましい。
【００２４】
本発明に使用する熱収縮性チューブは、以上説明した所定のＰＦＡ熱収縮性チューブをローラ本体１１に被嵌させ、例えば３８０℃の熱風循環炉に装入し、ローラ本体１１に対し熱収縮性チューブを熱収縮させるとともに融着させることにより製造することができる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００２６】
以下の例において、熱収縮性チューブのヘーズおよびチューブの厚みは以下のようにして測定した。
【００２７】
まず、入手したＰＦＡ熱収縮性チューブを適当な大きさに切断し、矩形に開いた。ヘーズの測定は、日本電色工業（株）製の濁度計ＮＤＨ−１００１ＤＰを用いて行った。また、厚さの測定は、ケット科学製の高周波式膜厚計である万能型膜厚計ＬＺ−２００を用いて行った。このときのチューブの表面粗さＲａは、１．０μｍ以下であった。
【００２８】
実施例１
香川県丸亀市所在の大倉工業（株）に委託し、ＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル（株）製３５０Ｊ）からなる、厚み２０μｍ未満で、外径６０．３ｍｍの熱収縮性チューブを入手した。これらＰＦＡ熱収縮性チューブは、インフレーション成形を経て製造されたものであるとの報告を受けた。
【００２９】
まず、これらＰＦＡ熱収縮性チューブの厚みとヘーズを測定した。それらの測定値を下記表１に示す。
【００３０】
次に、外径６０．３ｍｍのアルミニウム（Ａ５０５２）製ローラ本体の表面を乾式ブラスト処理した後、ローラ本体表面を溶剤で洗浄した。洗浄後、ローラ本体表面にフッ素樹脂塗料用プライマー（三井・デュポンフロロケミカル（株）製ＰＲ−９０２ＢＮ）を被覆し、その上に各ＰＦＡ熱収縮性チューブを被嵌させた。これを予め３８０℃に加熱した熱風循環電気炉（TABAI製SUPER-TEMP OVEN STPH-100）に装入し、ローラ本体に対しチューブを熱収縮させ、融着させて定着ローラを得た。このようにして、１種類のＰＦＡ熱収縮性チューブについて５本の定着ローラを作製した。厚みおよびヘーズは、５本の定着ローラに使用したチューブの平均値である。
【００３１】
得られた定着ローラによりシワおよびワレの発生を目視により判定した。その結果を表１に併記する。
【００３２】
【表１】
0003806291.tif 000002
【００３３】
表１において、○印は、ワレがまったく発生しなかったことを示し、△印は、ワレがやや発生したことを示し、×印は、ワレが明瞭に発生したことを示す。ここで、×印に対し、△印は有意に優れており、△印に対し、○印は有意に優れている。
【００３４】
表１に示す結果から、厚みが２０μｍ未満のＰＦＡ熱収縮性チューブであっても、ヘーズが６％以下のものであれば、ワレを実質的に発生させないことがわかる。また、ヘーズは、５％以下が特に好ましいこともわかる。また、ヘーズ値をチューブ膜厚で除した値（ヘーズ／膜厚）の観点からすると、この値は、０．４７以下であることが好ましく、０．３１以下であることがより好ましいことがわかる。
【００３５】
実施例２
同様に大倉工業（株）から入手した厚み２０μｍ未満で外径６０．３ｍｍのＰＦＡ熱収縮性チューブのうちから、ヘーズが６％以下のものを選別した。これら選別した各チューブからほぼ３００ｍｍの長さの試験片を切りだし、その厚みを測定するとともに、その折径と長手方向の長さをノギスにより正確に測定した（常温）。次に、この切断片を３００℃に設定したホットプレート上に載せ、３分後にポットプレートから取り出し、再び折径と長手方向の長さをノギスにより測定した。各測定値から、ＭＤ収縮率とＴＤ収縮率を以下の計算式：
収縮率（％）＝［（加熱前の測定値−加熱後の測定値）／加熱前の測定値］×１００
で求めた。得られた各収縮率を下記表２に示す。
【００３６】
次に、各ＰＦＡ熱収縮性チューブを用いて実施例１と同様にして定着ローラを作製し、得られた定着ローラの表面樹脂層についてワレとシワについて目視で判定した。その結果を表２に併記する。
【００３７】
【表２】
0003806291.tif 000003
【００３８】
また、縦軸をＭＤ収縮率とし、横軸をＴＤ収縮率とし、表２に示す試料２−１〜２−２８についての散布図を図２に示す。図２中、記号に付した数字１〜２８は、試料２−１〜２−２８に相当する。
【００３９】
これらの結果から、特に、図２からわかるように、ＴＤ収縮率が５．５〜７．１％であれば、実質的にシワを生じさせない。特にＴＤ収縮率が６．１〜６．９％であれば、シワをまったく生じさせない。また、ＭＤ収縮率が６．５〜８．７％であれば、実質的にワレを生じさせないこともわかる。特にＭＤ収縮率が７．０〜７．７％であれば、ワレをまったく生じさせない。従って、ＴＤ収縮率が５．５〜７．１％であり、かつＭＤ収縮率が６．５〜８．７％であれば実質的にシワもワレも生じさせず、ＴＤ収縮率が６．１〜６．９％であり、かつＭＤ収縮率が７．０〜７．７％であれば、シワもワレをまったく生じさせないことがわかる。また、表２に示す試料２−２９〜２−３３についての結果から、厚みが３０μｍ以上のＰＦＡ熱収縮性チューブは、ＴＤ、ＭＤ収縮率に関係なくワレとシワのないフッ素樹脂チューブ層が得られることがいえるので、上記ＴＤ収縮率およびＭＤ収縮率とワレ、シワの発生との関係は、厚み２０μｍ未満のＰＦＡ熱収縮性チューブに特有のものであることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、厚みが２０μｍ未満のＰＦＡ熱収縮性チューブを用いながら、ワレ欠陥のほとんどないかまったくないフッ素樹脂被覆加熱定着ローラが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着ローラの一例を示す概略断面図。
【図２】実施例２における結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１１…ローラ本体
１２…フッ素樹脂（ＰＦＡ）チューブ層
１３…加熱手段
【図１】
0003806291.tif 000004
【図２】
0003806291.tif 000005