JP2003167461A - Heating roll for fixing - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heating roll for fixing free from wrinkles produced during molding and having excellent adhesion property with a primer. <P>SOLUTION: A fluorocarbon resin tube (3) having 1 to 3 melt flow rate (MFR), 0 to 3% shrinkage in the radial direction and 1 to 10% shrinkage in the longitudinal direction is applied around the periphery of a hollow cylindrical core metal (1), and then melted and adhered by heating. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機等の定着部
に使用される定着用ロール、就中、加熱（ヒート）ロー
ルの改良に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a fixing roll used in a fixing portion of a copying machine or the like, and more particularly, to a heating roll.

【０００２】[0002]

【従来の技術】中空筒状の芯金の外周にフッ素樹脂を被
覆して加熱融着してなる定着用加熱ロールの製造方法は
大別して二つに分かれる。その一つは該樹脂として、熱
収縮性のフッ素チューブを用いる方法、他の一つは、前
記熱収縮チューブに代えて、長手方向に自己伸長を呈す
る耐熱性フッ素樹脂チューブを用いる方法である。後者
の耐熱性フッ素樹脂チューブを用いたロール（以下、こ
の“ロール“の語句は、定着用加熱ロールを指称する）
の製造方法としては、耐熱性フッ素樹脂チューブをその
弾性限界内で外力により拡開し、次いで拡開チューブ内
に中空筒状の芯金（以下、”芯金”と略称する）を挿入
した後、外力を開放して拡開チューブを復元せしめ、該
芯金に圧着させてから加熱融着する方法（特開平３−６
１０２４号公報参照）、あるいは、中空円筒状の金型内
に該チューブを配置した状態で、金型の内面と該チュー
ブとの間の空気を抜いて減圧しながら、該チューブを拡
開し、次いで該チューブ内に該芯金を挿入した後、該チ
ューブに加えられている拡開力を開放することにより、
該チューブを芯金に密着させ、その後、該チューブを該
芯金に加熱融着させる方法が知られている（特開平８−
１８５０７２号公報参照）。ところが、上記の耐熱性フ
ッ素樹脂チューブを用いても、成形工程の最終処理であ
る加熱融着時に該チューブが長さ方向に自己伸長して、
しわが生じ、その結果樹脂被覆層が不均一になること
が、このたび判明した。さらには、該チューブは、芯金
との接着力を上げるために芯金に予め塗布されるプライ
マーとの接着性が悪いという問題も浮上してきた。2. Description of the Related Art A method of manufacturing a fixing heating roll in which a fluorine resin is coated on the outer periphery of a hollow cylindrical core metal and heat-sealed is roughly divided into two. One is a method of using a heat-shrinkable fluorine tube as the resin, and the other is a method of using a heat-resistant fluororesin tube that exhibits self-expansion in the longitudinal direction, instead of the heat-shrinkable tube. Roll using the latter heat-resistant fluororesin tube (hereinafter, the term "roll" refers to a fixing heating roll)
As a manufacturing method of, the heat-resistant fluororesin tube is expanded by an external force within its elastic limit, and then a hollow cylindrical core metal (hereinafter, abbreviated as “core metal”) is inserted into the expansion tube. A method of releasing the external force to restore the expansion tube, press-bonding to the core bar, and then heat-sealing (JP-A-3-6)
1024), or in a state where the tube is placed in a hollow cylindrical mold, while depressurizing by depressurizing air between the inner surface of the mold and the tube, expanding the tube, Then, after inserting the core metal into the tube, by releasing the expanding force applied to the tube,
A method is known in which the tube is brought into close contact with the cored bar, and then the tube is heat-fused to the cored bar (JP-A-8-
185072). However, even if the above heat-resistant fluororesin tube is used, the tube self-expands in the length direction during heat fusion, which is the final treatment in the molding step,
It has now been found that wrinkles occur which results in a non-uniform resin coating. Furthermore, there has been a problem that the tube has poor adhesion to a primer pre-coated on the cored bar in order to increase the adhesive force with the cored bar.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、成形時にシワの発生がなく、しかもプライマー
との接着性に優れた定着用加熱ロールを提供することに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a fixing heating roll which is free from wrinkles during molding and has excellent adhesiveness to a primer.

【０００４】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、芯金上に
被覆するフッ素樹脂チューブに関して、その径方向およ
び長手方向の収縮率が特定の条件を満足するとき、シワ
発生の問題と、該チューブとプライマーとの接着強度の
問題が同時に解消されることを究明した。Means for Solving the Problems With respect to the fluororesin tube coated on the core metal, the present inventors have found that when the radial and longitudinal shrinkages satisfy specific conditions, the problem of wrinkling occurs, It was clarified that the problem of the adhesive strength between the tube and the primer is solved at the same time.

【０００５】かくして、本発明によれば、中空筒状の芯
金の外周に、溶融粘度（ＭＦＲ）が1〜３で、径方向の
収縮率が０〜３％、長手方向の収縮率が１〜１０％であ
るフッ素樹脂チューブを被覆し、加熱融着してなること
を特徴とする定着用加熱ロールが提供される。Thus, according to the present invention, the melt viscosity (MFR) is 1 to 3, the radial shrinkage is 0 to 3%, and the longitudinal shrinkage is 1 on the outer periphery of the hollow cylindrical cored bar. A heating roll for fixing is provided, which is obtained by coating a fluororesin tube of 10% and heating and fusing.

【０００６】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しなが
ら説明する。図１は、本発明の定着用ロールの縦断面図
である。図２は、図１の横断面図である。図１〜図２に
おいて、（１）は円筒状の芯金、（２）は芯金（１）上
に塗布したプライマー、（３）はプライマー（２）上に
被覆したフッ素樹脂チューブである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view of a fixing roll of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 and 2, (1) is a cylindrical core metal, (2) is a primer coated on the core metal (1), and (3) is a fluororesin tube coated on the primer (2).

【０００７】本発明で特徴的なことは、芯金に被覆する
フッ素樹脂チューブとして、メルトフローレイトすなわ
ちＭＦＲが1〜３である低溶融粘度にして、なおかつ径
方向の収縮率が０〜３％、長手方向の収縮率が１〜１０
％であるようなチューブを採用したことにある。フッ素
樹脂の溶融粘度（ＭＦＲ）に関しては、該樹脂のグレー
ド毎に低溶融度タイプ、中溶融度タイプ、および高溶融
度タイプがある。（ＪＩＳ Ｋ７２１０参照） 本発明者らは、これらのフッ素樹脂について各種試験を
行った結果、MFRが３以下、特に１〜３の低溶融度タイ
プのフッ素樹脂は他のタイプと比較してしわの発生頻度
が少ないことを見いだした。その際、フッ素樹脂チュー
ブの径方向ならびに長手方向の収縮率が特定の範囲にあ
るとき、しわの発生は支配的に抑制されることも判明し
た。すなわち、該チューブの径方向の収縮率が０〜３
％、長手方向の収縮率が１〜１０％であることが不可欠
なのである。なかでも、後者の長手方向の収縮率はしわ
の抑制に支配的であり、この値が１〜７％の範囲にある
とき、顕著なしわ抑制効果が奏される。この結果、上述
したフッ素樹脂チューブを使用すれば、シワの発生が無
くなるので、プライマ（２）との接着性の問題も同時に
解消することになる。ここで、フッ素樹脂チューブ
（３）を構成するフッ素樹脂の種類としては、耐熱性、
非粘着性、低摩擦性に優れた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（ＰＦ
Ａ）あるいはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
が好ましく用いられる。なお、フッ素樹脂チューブ
（３）の厚さについては特に制約はなく、斯界で採用さ
れている範囲、すなわち０．０２ｍｍ〜０．５ｍｍの範
囲から適宜選択すればよい。A feature of the present invention is that the fluorocarbon resin tube covering the core metal has a low melt viscosity with a melt flow rate, that is, an MFR of 1 to 3, and a radial shrinkage of 0 to 3%. , The longitudinal shrinkage is 1-10
It is because the tube that is% is adopted. Regarding the melt viscosity (MFR) of the fluororesin, there are a low melt type, a medium melt type, and a high melt type for each grade of the resin. (See JIS K7210) The present inventors have conducted various tests on these fluororesins, and as a result, the low-melting-type fluororesins having MFR of 3 or less, particularly 1 to 3 have wrinkle in comparison with other types. We found that the frequency was low. At that time, it was also found that when the shrinkage rate in the radial direction and the longitudinal direction of the fluororesin tube is within a specific range, the generation of wrinkles is predominantly suppressed. That is, the radial shrinkage of the tube is 0 to 3
%, And the shrinkage ratio in the longitudinal direction of 1 to 10% is essential. Among them, the latter shrinkage ratio in the longitudinal direction is dominant in suppressing wrinkles, and when this value is in the range of 1 to 7%, a remarkable effect of suppressing wrinkles is exhibited. As a result, when the above-mentioned fluororesin tube is used, wrinkles are eliminated, so that the problem of adhesiveness with the primer (2) is also solved. Here, the types of fluororesin constituting the fluororesin tube (3) include heat resistance,
Tetrafluoroethylene with excellent non-adhesiveness and low friction
Perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PF
A) or polytetrafluoroethylene (PTFE)
Is preferably used. The thickness of the fluororesin tube (3) is not particularly limited and may be appropriately selected from the range adopted in this field, that is, the range of 0.02 mm to 0.5 mm.

【０００８】以下、本発明の定着用ロールの製造方法に
ついて説明する。本発明では、図３に示すように予め、
例えば押出し成形法により、形成されたフッ素樹脂チュ
ーブ（３）をその弾性限界内で外力により拡開し、次い
で該拡開チューブ内に芯金（１）を挿入した後、外力を
解除して該拡開チューブを復元せしめ、該芯金（１）上
に被覆させる。次いで、該チューブを芯金に加熱融着す
るが、その際の加熱条件は、温度が２００℃〜３００℃
で時間が５〜６０分の範囲から選択される。フッ素樹脂
チューブ（３）を拡開するためには、同図に示すよう
に、成形パイプ（４）にチューブ（３）を長手方向に引
張り、しわが生じないようにして固定し、両端部でシー
ルして成形パイプ（４）に設けた吸引孔（５）から吸引
し、成形パイプ（４）とチューブ（３）との間を減圧に
すればよい。この場合、チューブ（３）の変形量が弾性
限界内となるように、成形パイプ（４）の直径とチュー
ブ（３）の直径を調整する。また、減圧は１０−１〜１
０−５Ｔｏｒｒ程度が好ましい。次いで、フッ素樹脂内
へ芯金（１）を挿入した後、減圧を解除すると、チュー
ブ（３）が元の形状に復元し、芯金（１）の表面に圧着
する。この場合、フッ素樹脂系のプライマー（２）を、
芯金（１）表面に塗布しておき、チューブ（３）の該芯
金（１）への圧着を強固なものとすることが好ましい。
上記の態様において、芯金（１）の材料としては、アル
ミニウムが最適であり、また芯金（１）自体のサイズ
は、軸方向の長さが２５０ ｍｍ〜４００ｍｍ、外径が
２０ｍｍ〜８０ｍｍ、肉厚が０．３ｍｍ〜３ｍｍ程度の
ものが用いられる。そして、この芯金（１）の外周に、
予めサンドブラスト等の粗面化処理を施してから、フッ
素系プライマー、例えばＭＰ９０２ＡＬ（三井デュポン
フロロケミカル（株）製）などの接着剤を塗布し、被覆
させるフッ素樹脂チューブとの接着性を向上させる。こ
のとき、塗布するプライマーの厚さは要求されるロール
の弾性度に応じて５μｍ〜３０μｍの範囲で適宜選択す
ればよい。また、芯金との接着性を更に改善するため、
予め該チューブの内面を金属ナトリウム錯体処理等の化
学処理を施してもよい。なお、本発明において、ＭＦ
Ｒ、チューブの径方向および長手方向の収縮率は、以下
の測定法に従う。 ＭＦＲ：ＪＩＳ Ｋ７２１０ (試験温度 ３７２℃、試験
荷重５．００ｋｇｆ) 収縮率：予め長さを測定したＰＦＡチューブ（測定値を
Ｌ１とする。）を２００℃の雰囲気中のオーブンに１時
間投入する。 次に、常温に戻した時の上記ＰＦＡチューブの長さの測
定値をＬ２とした時収縮率＝Ｌ２/Ｌ１＊１００で算出
する。The method of manufacturing the fixing roll of the present invention will be described below. In the present invention, as shown in FIG.
For example, by extrusion molding, the formed fluororesin tube (3) is expanded by an external force within its elastic limit, then the cored bar (1) is inserted into the expanded tube, and then the external force is released to release the core. The expansion tube is restored and coated on the core metal (1). Next, the tube is heat-fused to the core metal, and the heating condition at that time is that the temperature is 200 to 300 ° C.
The time is selected from the range of 5 to 60 minutes. In order to expand the fluororesin tube (3), as shown in the figure, the tube (3) is pulled in the longitudinal direction on the molded pipe (4) and fixed so that wrinkles do not occur. It may be sealed and suctioned through a suction hole (5) provided in the shaping pipe (4) to reduce the pressure between the shaping pipe (4) and the tube (3). In this case, the diameter of the molded pipe (4) and the diameter of the tube (3) are adjusted so that the deformation amount of the tube (3) is within the elastic limit. In addition, decompression is 10-1 to 1
About 0-5 Torr is preferable. Then, after inserting the core metal (1) into the fluororesin and releasing the reduced pressure, the tube (3) is restored to its original shape and pressure-bonded to the surface of the core metal (1). In this case, the fluororesin-based primer (2)
It is preferable to apply it on the surface of the cored bar (1) to make the pressure bonding of the tube (3) to the cored bar (1) strong.
In the above aspect, aluminum is the most suitable material for the core metal (1), and the core metal (1) itself has an axial length of 250 mm to 400 mm and an outer diameter of 20 mm to 80 mm. A wall thickness of about 0.3 mm to 3 mm is used. And on the outer periphery of this core metal (1),
After roughening treatment such as sandblasting in advance, an adhesive such as a fluorine-based primer, for example, MP902AL (manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd.) is applied to improve the adhesiveness with the fluororesin tube to be coated. At this time, the thickness of the primer to be applied may be appropriately selected within the range of 5 μm to 30 μm depending on the required elasticity of the roll. Also, in order to further improve the adhesiveness with the core metal,
The inner surface of the tube may be previously subjected to a chemical treatment such as a metal sodium complex treatment. In the present invention, MF
R, the radial and longitudinal shrinkage rates of the tube are determined by the following measuring methods. MFR: JIS K7210 (test temperature 372 ° C., test load 5.00 kgf) Shrinkage rate: A PFA tube whose length has been measured in advance (measured value is L1) is placed in an oven in an atmosphere of 200 ° C. for 1 hour. Next, when the measured value of the length of the PFA tube when returned to room temperature is L2, the shrinkage rate is calculated as L2 / L1 * 100.

【０００９】[0009]

【実施例】図３において、溶融粘度（ＭＦＲ）が２．０
で、径方向の収縮率が１．５％、長手方向の収縮率が５
％である内径２９ｍｍ、厚さ(肉厚)５０μｍのＰＦＡチ
ューブ（３）を、内径３０．５ｍｍの成形パイプ（４）
の内壁面に沿って挿入し、該チューブ（３）のそれぞれ
の両端を折り返して該成型パイプの端部に固定する。こ
れにより、成型パイプ（４）の内壁面とＰＦＡチューブ
（３）の外表面との間に密閉空間が形成される。次に、
サクションガンで、該成型パイプ（４）に設けた吸引孔
（５）から減圧で吸引して、ＰＦＡチューブ（３）を成
型パイプ（４）の内壁面に密着するように拡開させた。
この拡開チューブ内へプライマー（接着剤）としてフッ
素系プライマー「ＭＰ９０２ＡＬ」（三井デュポンフロ
ロケミカル（株）製）を塗布してからその内部へ外径３
０ｍｍのアルミニウムの円筒状芯金（１）を挿入した。
この状態で、減圧を解除して、チューブ（１）を復元さ
せることにより、芯金（１）に被覆させた後、成形パイ
プ（４）から取り出し、２５０℃で、０．２時間加熱し
て接着剤を反応させるとともにチューブ（３）を芯金
（１）に融着させた。かくして、外径が３０ｍｍの芯金
表面に、しわが全く認められない高品質のフッ素樹脂被
覆の定着用加熱ローラが得られた。このロールの芯金と
フッ素樹脂チューブ間に、総圧１２０Ｎの系分布荷重で
周速度１００ｍｍ／ｓｅｃ，２００℃、１５００ｈｒの
空廻し試験を実施した後でも、両者の界面は十分な界面
耐久性（接着強１０００ｇｆ／ｃｍ２）を維持してい
た。しかも上記試験後もフッ素樹脂チューブの表面には
一切シワは発生しなかった。また、芯金からのチューブ
剥離も発生しなかった。ちなみに、上記例において、通
常のフッ素樹脂（ＭＦＲ：１０、径方向の収縮率：２
％、長手方向の収縮率：１％）を被覆したロールにおい
ては、上記のから廻し試験後には表面のフッ素樹脂チュ
ーブが芯金から剥離し、接着強度も７００ｇｆ／ｃｍ２
に過ぎなかった。EXAMPLE In FIG. 3, the melt viscosity (MFR) is 2.0.
The radial shrinkage is 1.5% and the longitudinal shrinkage is 5.
% PFA tube (3) having an inner diameter of 29 mm and a thickness (wall thickness) of 50 μm is molded into a molded pipe (4) having an inner diameter of 30.5 mm.
The tube (3) is inserted along the inner wall surface of the tube (3), and both ends of the tube (3) are folded back and fixed to the end of the molded pipe. As a result, a sealed space is formed between the inner wall surface of the molded pipe (4) and the outer surface of the PFA tube (3). next,
A suction gun was used to suction under reduced pressure from a suction hole (5) provided in the molding pipe (4), and the PFA tube (3) was expanded so as to be in close contact with the inner wall surface of the molding pipe (4).
Fluorine-based primer "MP902AL" (manufactured by Mitsui DuPont Fluorochemicals Co., Ltd.) was applied as a primer (adhesive) to the expansion tube, and then the outside diameter 3
A 0 mm aluminum cylindrical core metal (1) was inserted.
In this state, the reduced pressure is released and the tube (1) is restored to cover the cored bar (1) and then taken out from the molding pipe (4) and heated at 250 ° C. for 0.2 hours. The tube was made to react with the adhesive and the tube (3) was fused to the core metal (1). Thus, a high-quality fluororesin-coated heating roller with no wrinkles on the surface of the cored bar having an outer diameter of 30 mm was obtained. Even after performing a spinning test at a peripheral velocity of 100 mm / sec, 200 ° C., and 1500 hr between the core metal of this roll and the fluororesin tube under a system-distributed load of total pressure of 120 N, the interface between them has sufficient interface durability ( The adhesive strength was maintained at 1000 gf / cm2). Moreover, no wrinkles were formed on the surface of the fluororesin tube even after the above test. Further, the tube was not peeled from the core metal. By the way, in the above example, an ordinary fluororesin (MFR: 10, radial shrinkage: 2
%, Longitudinal shrinkage rate: 1%), the fluororesin tube on the surface peels from the core after the spinning test described above, and the adhesive strength is 700 gf / cm2.
It was nothing more than

【００１０】[0010]

【発明の効果】本発明によれば、溶融粘度（ＭＦＲ）な
らびに径方向及び長手方向の収縮率が特定されたフッ素
樹脂チューブを採用することにより、加熱融着処理時に
もチューブ表面にシワが発生せず、しかも芯金との十分
な接着強度を有する高品質の定着用加熱ロールが提供さ
れる。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, by adopting the fluororesin tube having the melt viscosity (MFR) and the shrinkage rate in the radial direction and the longitudinal direction, wrinkles are generated on the tube surface even during the heat fusion treatment. It is possible to provide a high-quality heating roll for fixing, which does not do so and has sufficient adhesive strength with the core metal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明の定着用加熱ロールの縦断面図であ
る。FIG. 1 is a vertical sectional view of a fixing heating roll of the present invention.

【図２】 図１の横断面図である。2 is a cross-sectional view of FIG.

【図３】 本発明の定着用加熱ロールの製造工程を示す
略線図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a fixing heating roll of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 芯金 ２ プライマー ３ フッ素樹脂チューブ ４ 成型パイプ ５ 吸引孔 1 core 2 primer 3 Fluororesin tube 4 Molded pipe 5 suction holes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA15 AA23 BB05 BB13 BB14 BB26 3J103 AA02 AA13 AA21 AA51 BA01 EA02 EA11 FA03 FA12 GA02 GA57 HA04 HA43 HA54    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H033 AA15 AA23 BB05 BB13 BB14                       BB26                 3J103 AA02 AA13 AA21 AA51 BA01                       EA02 EA11 FA03 FA12 GA02                       GA57 HA04 HA43 HA54

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 中空筒状の芯金の外周に、溶融粘度（Ｍ
ＦＲ）が1〜３で、径方向の収縮率が０〜３％、長手方
向の収縮率が１〜１０％であるフッ素樹脂チューブを被
覆し、加熱融着してなることを特徴とする定着用加熱ロ
ール。1. A melt viscosity (M
FR) is 1 to 3, the radial shrinkage is 0 to 3%, and the longitudinal shrinkage is 1 to 10%. Heating roll. 【請求項２】 該フッ素樹脂チューブを構成する素材
が、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）またはポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）である請求項１に記載の定着
用加熱ロール。2. The fixing heating roll according to claim 1, wherein the material forming the fluororesin tube is tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer (PFA) or polytetrafluoroethylene (PTFE).