JP2002311738A

JP2002311738A - 定着装置用シームレスパイプ

Info

Publication number: JP2002311738A
Application number: JP2001113358A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Mizutani; 正彦水谷; Takumi Hayashi; 工林; Satoru Fukuzawa; 覚福澤; Katsutoshi Muramatsu; 勝利村松; Fumitada Satoji; 文規里路
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2002-10-25

Abstract

(57)【要約】【課題】導電層として銅層を設けた場合であっても、
導電層が耐熱性樹脂フィルム管状体の外周表面から剥離
しない。【解決手段】耐熱性樹脂フィルム管状体２と、この耐
熱性樹脂フィルム管状体の外周表面に銅以外の金属層３
と銅層４と表面離型層５とが順に形成されてなる定着装
置用シームレスパイプであって、上記金属がイオンビー
ムアシスト蒸着法によって形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシームレスパイプに
関し、特に複写機、プリンター、ファクシミリなどの電
子写真方式を利用した画像形成装置の熱定着装置等に用
いられる定着装置用シームレスパイプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機やプリンターなどにおい
て、用紙上に転写されたトナー像を定着させるために、
従来用いられてきた定着ローラあるいは加圧ローラの代
わりに薄膜フィルムからなるシームレスパイプを用いた
定着装置が多用されている。シームレスパイプの加熱方
式においても電磁誘導加熱装置を用いた画像記録装置が
知られている（特開２０００−１８８１７７号）。この
画像記録装置に用いられる定着装置用シームレスパイプ
は、耐熱性の高いシート状部材からなる基層と、その上
に積層された導電層（電磁誘導発熱層）と、最も上層と
なる表面離型層との３層で構成されている。電磁誘導発
熱層は銅が用いられている。

【０００３】また、プリント配線基板、ＴＡＢ用銅張基
板などに好適に使用することができるポリイミド−金属
箔複合フィルムの製造方法として、例えば金属箔に銅を
採用し、ポリイミド上にイオンプレーティング法で厚さ
0.3〜40nm のパラジウム蒸着層を形成することが知ら
れている（特開平７−７０７６２号）。

【０００４】一方、近年、複写の高速化や画像のフルカ
ラー化等に伴い、従来のトナーより低融点で粘着性の高
いトナーが用いられるようになってきたため、全てのト
ナーが記録紙に定着されずにシームレスパイプ上に残っ
たままとなるオフセット現象が発生しやすい。定着装置
用シームレスパイプはオフセット現象を防止するため、
表面離型層としてフッ素樹脂の焼成膜が形成されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、定着装
置用シームレスパイプの導電層として銅層を設けた場
合、表面離型層を形成するためにフッ素樹脂層を塗布し
て焼成すると、銅層が耐熱性樹脂フィルム管状体の外周
表面から剥離するという問題が生じた。電磁誘導発熱層
を有する定着装置のシームレスパイプは、ニップ部が常
時 200℃以上に電磁誘導加熱されてベルト様に運動す
る。このため、上記イオンプレーティング法を用いた場
合でも、銅層が耐熱性樹脂フィルム管状体から剥離す
る。この剥離は、定着装置用シームレスパイプ製造直後
でも発生する場合があるし、画像記録装置使用時にも発
生しやすく、画像形成装置の寿命が定着装置用シームレ
スパイプの剥離現象で定まるという問題がある。

【０００６】本発明は、このような問題に対処するため
になされたもので、導電層として銅層を設けた場合であ
っても、導電層が耐熱性樹脂フィルム管状体の外周表面
に強固に密着している定着装置用シームレスパイプを提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐熱性樹脂フ
ィルム管状体と、この耐熱性樹脂フィルム管状体の外周
表面に銅以外の金属層と銅層と表面離型層とが順に形成
されてなる定着装置用シームレスパイプであって、上記
金属層がイオンビームアシスト蒸着法によって形成され
てなることを特徴とする。また、上記金属層が金、銀、
白金、アルミニウム、チタン、タングステン、ロジウ
ム、スズ、ニッケル、亜鉛、クロムからなる群より選ば
れた少なくとも一種の金属であることを特徴とする。

【０００８】本発明の定着装置用シームレスパイプは、
上記表面離型層がフッ素系樹脂を含む層であることを特
徴とする。また上記耐熱性樹脂フィルム管状体が芳香族
ポリイミド樹脂フィルム管状体であることを特徴とす
る。

【０００９】導電層として銅層を設けた定着装置用シー
ムレスパイプの剥離現象について研究したところ、この
剥離現象は導電層が銅層の場合に発生しやすかった。こ
の剥離現象は、特に表面離型層としてフッ素樹脂層を塗
布して焼成した場合に発生したことから、焼成時の高温
（ 200〜410℃）により、耐熱性樹脂フィルム管状体と
銅層との密着性が低下したものと考えられ、この密着性
の低下がイオンビームアシスト蒸着法によって形成され
た上記金属層を介在させることにより改善された。本発
明はこのような知見に基づきなされたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の定着装置用シームレスパ
イプの一例を図１に示す。図１（ａ）は定着装置用シー
ムレスパイプの斜視図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａ一部
拡大断面図である。定着装置用シームレスパイプ１は、
耐熱性樹脂フィルム管状体２と、その外周表面に銅およ
びパラジウム以外の金属層３と銅層４と表面離型層５と
が順に形成されている。図示を省略したが、銅層４と表
面離型層５との間にはプライマー層を設けてもよい。以
下、各層について説明する。

【００１１】耐熱性樹脂フィルムは、定着温度より高い
温度 150℃〜250℃で機械的強度を維持できるととも
に、表面離型層５としてフッ素樹脂層を塗布・焼成する
ときの温度 200℃〜410℃より高い耐熱性を有する樹脂
フィルムであればよい。そのような樹脂フィルムとし
て、芳香族ポリイミド樹脂フィルム、芳香族ポリアミド
イミド樹脂フィルム、芳香族ポリベンズイミダゾール樹
脂フィルム、芳香族ポリアミド樹脂フィルム等が挙げら
れる。これらの中で芳香族ポリイミド樹脂フィルムが複
写の高速化による定着装置用シームレスパイプへの機械
的および熱的負荷に耐えるので好ましい。芳香族ポリイ
ミド樹脂フィルムの中でも３、４、３´、４´−ビフェ
ニルテトラカルボン酸二無水物、２、３、３´、４´−
ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、またはこれらの
混合酸二無水物と、パラフェニレンジアミン、メタフェ
ニレンジアミン、またはこれらの混合ジアミンとから得
られる芳香族ポリイミド樹脂フィルムが、定着装置用シ
ームレスパイプ自身の熱伸縮が小さいので特に好まし
い。

【００１２】芳香族ポリイミド樹脂フィルムを管状体に
形成する方法は、シームレスパイプを形成できる公知の
方法であれば用いることができる。例えば、円筒状金型
を芳香族ポリイミド前躯体であるポリアミック酸溶液に
浸漬または該円筒状金型にポリアミック酸溶液を塗布し
て乾燥、イミド化してシームレスパイプとする方法、円
筒状金型の内側にポリアミック酸を注入して該円筒状金
型を回転させる遠心法によりポリアミック酸の塗膜を形
成し、イミド化してシームレスパイプとする方法等が挙
げられる。なお、非プロトン系極性溶媒に溶解する芳香
族ポリイミドであれば、シームレスパイプを形成する溶
液は、ポリイミドの状態、またはポリイミドおよびポリ
アミック酸の混合溶液であってもよい。また、ポリアミ
ック酸塗膜のイミド化は、約 200℃以上に加熱する熱的
方法、無水酢酸とピリジン溶液に浸漬する化学的方法等
を採用できる。

【００１３】芳香族ポリイミド樹脂フィルム管状体のフ
ィルム厚さは、シームレスパイプの径の大きさにもよっ
て異なるが、10〜100μm 程度である。

【００１４】耐熱性樹脂フィルム管状体２の外周表面に
イオンビームアシスト蒸着法により金属層３を形成す
る。イオンビームアシスト蒸着法は、ＩＢＡＤ（Ion Be
am Assisted Deposition）法とも称される。この方法
は、耐熱性樹脂フィルム管状体２に対して、電子線蒸着
法やクラスターイオンビーム蒸着法による金属の蒸着
と、反応ガス、希ガスもしくは両者の混合ガスイオン照
射とを交互または同時に行なうことにより、耐熱性樹脂
フィルム管状体２の表面に金属層３を形成する方法であ
る。ＩＢＡＤ法は、成膜速度も早く、特に最大数 100Ke
V のエネルギーを持ったイオン照射が可能で、イオンと
蒸着原子との衝突、反跳により、イオンとともに蒸着原
子が耐熱性樹脂フィルム管状体２表面層の内部に打ち込
まれ新たな混合層が管状体２と金属層３との間に形成さ
れ密着性が向上する。このため、表面離型層の焼成時
や、定着装置の電磁誘導加熱およびベルト運動によって
も強固に密着され芳香族ポリイミド層と金属層を介した
銅導電層とが剥離することがない。強固な密着性を維持
するために、イオンビームアシスト蒸着法での印加電圧
は 10〜1500V が好ましく、より好ましくは 50〜1000V
が用いられる。

【００１５】金属層３を形成する金属は、イオンビーム
アシスト蒸着できる金属で、かつ銅以外であれば特に限
定するものでない。金属層３は、金、銀、白金、アルミ
ニウム、チタン、タングステン、ロジウム、スズ、ニッ
ケル、亜鉛、クロム単体、あるいはこれらの合金である
ことが好ましい。これらの金属であれば、銅層との密着
がより向上する。

【００１６】金属層の厚さは、（１）銅層との密着性を
確保するため、（２）耐熱性樹脂フィルムのじん性を損
なわないため、（３）無電解メッキ析出性を得るため、
あるいは（４）電極としての導電性を得るために、0.00
1〜3μm の層厚が好ましい。0.001μm 未満では密着性
が向上せず、3μm をこえると耐熱性樹脂フィルムのじ
ん性が損なわれる。特に成膜時間の増加に伴う生産性の
低下および密着性を考慮すると0.005〜0.03μm の層厚
が特に好ましい。

【００１７】金属層３上への銅層４の形成は、金属銅層
を形成できる方法であれば採用できる。金属銅層を形成
する方法としては、電解メッキ法、無電解メッキ法、物
理蒸着法（ＰＶＤ法）、エピタキシー法、化学蒸着法
（ＣＶＤ法）等を単独で、あるいはこれらと電解メッキ
法を組み合わせる方法が挙げられる。本発明において
は、生産コストが低い電解メッキ法が望ましい。電解メ
ッキ法での電解液は硫酸銅溶液、ピロリン酸銅溶液、シ
アン化銅溶液等が用いられる。なお、金属銅層の厚さ
は、電磁誘導によって発熱体となり得る厚さであればよ
く、具体的には 0.05〜50μm である。

【００１８】銅層上への表面離型層の形成は、トナーな
どの付着を防止でき、かつ銅層が電磁誘導で発熱した場
合であっても熱融着や軟化を起こさない耐熱性に優れた
樹脂層が採用できる。具体的にはフッ素樹脂を含む層で
あり、フッ素樹脂単独層、フッ素樹脂と耐熱性樹脂との
混合樹脂が例示できる。これらの中でフッ素樹脂単独層
が焼成により離型性がより向上するので好ましい。フッ
素樹脂としては、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樹脂（以下、ＰＦＡと
略称する）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（以下、
ＰＴＦＥと略称する）、エチレン−テトラフルオロエチ
レン共重合樹脂（以下、ＥＴＦＥと略称する）、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樹
脂（以下、ＦＥＰと略称する）等が例示できる。ＰＦ
Ａ、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ等は単独であるいは混
合体として、あるいは 1 モル％程度の第三成分を含ん
だ共重合体として用いることができる。これらの中で、
ＰＦＡが非トナー付着性に優れるため好ましい。なお、
銅層上と表面離型層との密着性を向上させる目的で、
（１）銅層表面に銅以外の他の金属層を形成する、
（２）銅層表面をペルオキソ硫酸塩処理する、（３）銅
層表面を着色化処理する、（４）銅層表面を防錆処理す
る等のいずれかを採用してもよい。

【００１９】フッ素樹脂は溶媒に溶解、あるいは分散さ
せた塗布液として使用される。ＰＦＡ塗布液を用いる場
合、ＰＦＡプライマー液にて銅層表面を処理した後に、
ＰＦＡ塗布して焼成処理をすることが好ましい。ＰＦＡ
プライマー液の溶媒は水系よりも有機溶剤系が好まし
い。溶媒として水系を用いると銅層表面ではじかれるな
ど、親和性に乏しくなるためである。ＰＦＡプライマー
液としては、三井・デュポンフロロケミカル社製のＰＲ
４２０−７０３ＢＫが例示できる。また、ＰＦＡ塗布液
は、ＰＦＡと樹脂との混合塗布液、樹脂を含まないＰＦ
Ａ塗布液等を用いることができる。中でも、バインダー
樹脂を含まないＰＦＡ塗布液がトナーとの離型性に優れ
ているため好ましい。

【００２０】金属層および銅層が設けられた耐熱性樹脂
フィルム管状体外周にフッ素樹脂塗膜を形成する方法
は、特に制限なく公知の方法が用いられる。例えば、浸
漬法、スプレーコーティング法、ロールコート法等によ
り外周表面に塗布した後、焼成することにより、フッ素
樹脂塗膜が形成されたシームレスパイプが得られる。上
記樹脂を含まないＰＦＡ塗布液の場合、焼成温度は 350
〜410℃である。 350℃未満では耐摩耗性や離型性が十
分でなく、 410℃をこえると離型性が十分でなくなり、
また銅層との密着性に劣る。

【００２１】焼成雰囲気は空気中、あるいは不活性ガス
中や還元性ガス中で行なう。密着性を向上させるために
はアルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気が好
ましい。本発明においては、耐熱性樹脂フィルム管状体
と銅層との間に金属層を設けているので、空気中におい
ても優れた密着性が得られる。

【００２２】本発明の定着装置用シームレスパイプは、
各層の密着性に優れているので、複写機、プリンター、
ファクシミリなどの電子写真方式を利用した画像形成装
置の熱定着装置、特に電磁誘導加熱装置を用いた熱定着
装置における定着ベルトに好適に用いられる。

【００２３】

【実施例】実施例１〜実施例１１円筒状金型を回転させる遠心法により芳香族ポリイミド
樹脂シームレスパイプを作製した。ポリアミック酸溶液
ワニス（宇部興産社製：Ｕ−ワニス−Ｓ）を円筒内部に
注入して、回転させてポリアミック酸フィルムを形成し
た後、加熱してイミド化した。イミド化は、赤外線吸収
スペクトル測定により、イミド基の吸収に基づく波数 1
780cm^-1の生成度により確認した。なお、ポリイミド樹
脂フィルムの厚さは 90〜100μm であった。このシーム
レスパイプの外周面にＩＢＡＤ法により、銅以外の金属
層を所定の厚さで形成した。形成された金属層の上に、
さらに 5μm 厚さの銅層を形成した。銅層の上にＰＦＡ
とポリイミド樹脂からなるプライマー液（三井・デュポ
ンフロロケミカル社製：ＰＲ４２０−７０３ＢＫ）を塗
布した後乾燥させてプライマー層を設けた。なお、プラ
イマー液の溶媒は有機溶剤系を用いた。ＰＦＡ塗布液
（三井・デュポンフロロケミカル社製：ＥＮ５１０ＣＬ
（高分子量タイプ））をプライマー層の上にスプレーコ
ートし、乾燥後、空気中で最高温度 380℃で 30 分間保
持することにより、ＰＦＡからなる表面離型層を形成し
た。こうして、ポリイミド樹脂フィルム層から順に銅以
外の金属層と銅層と表面離型層とが形成された定着装置
用シームレスパイプを得た。なお、表面離型層の厚さは
15μm から 25μm であった。

【００２４】得られた定着装置用シームレスパイプを 2
00℃、 500 時間空気中で加熱した後、以下の二つの方
法で評価した。（１）評価試験１：ＪＩＳＫ５４００に準じて、ク
ロスカット試験を行ない耐熱樹脂フィルム層と銅層との
密着性を評価した。なお、クロスカット試験は 1mm 角
の 100 升目を用いて、升目の剥がれが０の場合を◎、
剥がれが 1〜5 の場合を○、剥がれが 6〜20 の場合を
△、剥がれが 21 以上の場合を×でそれぞれ評価した。（２）評価試験２：定着装置用シームレスパイプを電磁
誘導加熱装置上に設置し、シームレスパイプの加熱状況
を確認した。速やかに加熱したものを○、加熱しなかっ
たものを×で評価した。結果を表１に示す。

【００２５】比較例１実施例１と同様にして、芳香族ポリイミド樹脂シームレ
スパイプを作製した。このシームレスパイプの外周面に
直接銅メッキを行なおうとしたが、銅メッキできなかっ
た。

【００２６】比較例２実施例１と同様にして、芳香族ポリイミド樹脂シームレ
スパイプを作製した。このシームレスパイプの外周面に
ＩＢＡＤ法で銅層を 0.025μm 形成し、さらに5μm 厚
さの銅層を形成した。実施例１と同様に表面離型層を形
成して定着装置用シームレスパイプを作製した。得られ
た定着装置用シームレスパイプを実施例１と同様に評価
した。結果を表１に示す。

【００２７】比較例３実施例１と同様にして、芳香族ポリイミド樹脂シームレ
スパイプを作製した。このシームレスパイプの外周面に
イオンプレーティング法でパラジウム層を 0.04μm 形
成し、さらに 5μm 厚さの銅層を形成した。実施例１と
同様に表面離型層を形成して定着装置用シームレスパイ
プを作製した。得られた定着装置用シームレスパイプを
実施例１と同様に評価した。結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１に示すように、各実施例の定着装置用
シームレスパイプは、芳香族ポリイミド樹脂層と銅層と
の密着性に優れていた。また、電磁誘導加熱試験でシー
ムレスパイプの加熱が認められた。実施例４は良好な評
価試験結果を示したが、アルミニウム層の形成に長時間
要した。比較例１は銅メッキできなかった。比較例２は
表面離型層の焼成後に芳香族ポリイミド樹脂層と銅層と
の剥がれが確認できた。比較例３はクロスカット試験で
升目の剥がれが 15 升認められた。

【００３０】

【発明の効果】本発明の定着装置用シームレスパイプ
は、耐熱性樹脂フィルム管状体の外周表面にイオンビー
ムアシスト蒸着法によって形成された銅以外の金属層
と、銅層と、表面離型層とが順に形成されてなるので、
耐熱性樹脂フィルム層と銅層とが強固に密着しており、
電磁誘電加熱において速やかに加熱できる。また、表面
離型層の焼成時や、定着装置の運転による常時 200℃以
上の加熱やベルト運動に対して耐久性が優れる。その結
果、複写の高速化や画像のフルカラー化に対応でき、画
像形成装置の寿命が伸びる。

【００３１】上記表面離型層がフッ素系樹脂を含む層で
あるので、現像剤との離型性に優れる。また、耐熱性樹
脂フィルム管状体が芳香族ポリイミド樹脂フィルム管状
体であるので、電磁誘導加熱装置を用いた画像記録装置
に用いても耐熱性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置用シームレスパイプの一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１定着装置用シームレスパイプ２耐熱性樹脂フィルム管状体３金属層４銅層５表面離型層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福澤覚三重県員弁郡東員町大字穴太970 ＮＴＮ精密樹脂株式会社内 (72)発明者村松勝利三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 ＮＴＮ株式会社内 (72)発明者里路文規三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 ＮＴＮ株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA20 AA30 BB03 BB05 BB14 BB18 BB26 BE06 3J103 AA02 AA15 AA41 AA51 BA04 EA06 FA12 GA57 GA58 GA60 HA03 HA04 HA31 HA35 HA37 HA38 HA43 HA46 HA54 4K029 AA11 AA27 BA02 BA08 BA62 BB02 BD08 CA09 GA03 4K044 AA16 AB03 AB10 BA02 BA06 BA08 BA10 BA21 BB04 BC04 CA13 CA18 CA53

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐熱性樹脂フィルム管状体と、この耐熱
性樹脂フィルム管状体の外周表面に銅以外の金属層と銅
層と表面離型層とが順に形成されてなる定着装置用シー
ムレスパイプであって、前記金属層がイオンビームアシスト蒸着法によって形成
されてなることを特徴とする定着装置用シームレスパイ
プ。
【請求項２】前記金属層が金、銀、白金、アルミニウ
ム、チタン、タングステン、ロジウム、スズ、ニッケ
ル、亜鉛、クロムからなる群より選ばれた少なくとも一
種の金属であることを特徴とする請求項１記載の定着装
置用シームレスパイプ。
【請求項３】前記表面離型層がフッ素系樹脂を含む層
であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
定着装置用シームレスパイプ。
【請求項４】前記耐熱性樹脂フィルム管状体が芳香族
ポリイミド樹脂フィルム管状体であることを特徴とする
請求項１、請求項２または請求項３記載の定着装置用シ
ームレスパイプ。