JP2011000795A - 樹脂組成物、及びそれを用いた定着用部材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 樹脂表面に特定の形状、大きさの空孔を有し、層内部の多孔質構造が制御されている多孔質材料、該多孔質材料に機能性樹脂材料を積層したことからなる複合材料。
【選択図】 図1
Description
即ち、本発明の樹脂組成物は、多孔質表面を有するエンジニアリングプラスチック樹脂の第1層と、該多孔質表面に密着して積層されたフッ素樹脂化合物の第2層と、
を有する樹脂組成物であって、前記第1層の多孔質表面が、平均孔径が0.1μm以上10μm以下の複数の独立孔を有しており、前記第2層のフッ素樹脂化合物が前記多孔質表面の独立孔中に含浸して積層されていることを特徴とする。
多孔質樹脂層は、フッ素樹脂化合物層が形成される表面近傍が独立孔よりなる多孔質構造を有している。その範囲は表面から膜厚方向に沿って、膜厚の10%以上の厚さ領域を占める範囲であると好ましい。表面には独立した孔を有し、孔の真円度r(=b/a,a:孔の短軸径、b=孔の長軸径)が1以上5以下であるとよい。所望とする密着性を得る点から、0.1μm以上10μm以下であり、平均表面粗さ(Rz)は0.5μm以上5μm以下である。細孔の大きさが0.1μmより小さい場合及び表面粗さが0.5μm未満であると、所望とするアンカー効果が得られない。一方、細孔の大きさが10μmより大きい場合及び表面粗さが5μmより大きいと、フッ素樹脂化合物層自体の表面粗さが粗く、フッ素樹脂化合物層の薄膜化が困難になる。
図2に本発明のフッ素樹脂化合物の一実施例としてPFAの膜厚と熱伝導率の関係を示す。
図3は、本発明の一実施の形態を示す定着装置である。
図4に示されているように、本発明の定着ローラ4は、基材ローラ4a、弾性層4b、多孔質樹脂層4c及び離型層4dを順次有している。多孔質樹脂層4cの表面には、独立孔が存在するため、離型層4dとの密着性が良く、プライマー層を必要としない低コストの定着ローラを提供することができる。更に、良好な表面性を有する薄膜離型層が形成できるので、従来の定着ベルトに比べて、高離型性及び断熱性能の2つを併せ持つ定着ローラが達成できる。
ポリイミドシート(商品名カプトン、東レデュポン社製、膜厚125μm)上に、表1に示す孔形状、孔径及び表面粗さ(Rz)に調整して、厚さ100μmのポリイミド多孔質樹脂膜をそれぞれ作製した。
荷重:1kgf
折り曲げ角度:135°
折り曲げ速度:175cpm
チャック曲率:φ2.0ミリ
チャック間距離:50ミリ
折り曲げ回数:10万回
評価方法は、上記のMIT試験を行った多孔質樹脂に対して、表面のPFAの状態と、PFAの平均表面粗さ(Rz)の測定結果から以下のように評価した。
×:PFA層の剥がれ、または多孔質ポリイミド層の一部の露出がある。
△:PFA層の若干の剥がれが確認された。
〇:PFA層の剥がれがなく、さらにPFA層の表面の平均表面粗さ(Rz)が4μm以上5μm以下。
◎:PFA層の剥がれがなく、さらにPFA層の表面の平均表面粗さ(Rz)が4μ未満。
定着ベルト用の基材として、周長500mmの無端ベルト状に形成された125μm厚の導電性ポリイミドシートを用いた。このシート上に300μm厚の導電性シリコーンゴムを形成した。一方、120μm厚の導電性多孔質ポリイミドシート(孔径3μm,表面粗さ(Rz)2μm,孔面積の割合55%、熱伝導率0.072 W/mK)を準備した。この多孔質ポリイミドシート上に離型層として導電性四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)(510CL、三井デュポンフロロケミカル社製)を夫々5,8,10、20μm厚にスプレー塗装した。これらを380℃にて30分間焼成した後、炉から取り出し放冷して、円筒状シートとし、前記導電性シリコ−ンゴム上にプライマーを用いて貼り付け、実施例2〜5用の定着ベルトとした。また、PFA膜の表面粗さ(Rz)は、いずれも2.5μmであった。更に、これらの基材、弾性層、多孔質ポリイミドシート及びPFAの導電性は、導電性カーボン(デンカブラック、電化工業(株))を混入し、ベルト全体の体積抵抗率が7−1010Ωcmになるよう調整したものである。実施例2より作製したPFA5μm厚の膜をEPMA及びSEMで観察した写真を図5に示す。図5において、15はPFA層、16はPFAと多孔質樹脂の混合層、17は多孔質樹脂層である。PFAと多孔質樹脂層の混合層16が存在しており、この層では多孔質の独立孔内にPFAが含浸していることが分かった。
実施例2における導電性多孔質ポリイミドシートの替わりに孔径0.08μm,表面粗さ(Rz)0.4μm,孔面積の割合20%の導電性多孔質ポリイミドシート上に離型層としてPFAの膜厚が8μmになるよう調整した以外は実施例2と同様にして定着ベルトとした。
1)離型層接着剥離の有無
2)定着画像
3)定着ベルト上へのトナーの固着
「定着画像」及び「定着ベルト上へのトナーの固着」の評価は、ランク付けにて評価し、ランク1から5まで大きくなるに従い、より良好であることを示す。また、OKレベルはランク3以上である。この評価結果を、表3に示す。
定着ローラ用の基材としてφ50mmのアルミニウムローラ上に300μm厚のフッ素ゴム(商品名:SIFEL、信越化学(株))を形成した。次いで、150μm厚の多孔質ポリイミド樹脂層(孔径2.5μm,表面粗さ(Rz)1μm,孔面積の割合50%、熱伝導率0.068W/mK)を形成し、この多孔質ポリイミド樹脂層上に離型層としてポリテトラフルオロエチレン・四フッ化エチレン樹脂(PTFE)(商品名M−390、ダイキン工業)を6μm厚にスプレー塗装し、250℃にて20分間焼成した後、これを炉から取り出し放冷して、実施例6用の定着ローラとした。このPTFE層の表面粗さ(Rz)は、2μmであった。
定着ローラ用の基材としてφ50mmのアルミニウムローラ上に300μm厚のフッ素ゴムを形成した。次いで、150μm厚の多孔質ポリイミド樹脂層(孔径5μm,表面粗さ(Rz)3μm,孔面積の割合40%、熱伝導率0.082W/mK)を形成し、この多孔質ポリイミド樹脂層上に離型層としてテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体・四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂(ETFE)(商品名ネオフロン、三井デュポンフロロケミカル社製)を8μm厚に積層し、250℃にて20分間焼成した後、これを炉から取り出し放冷して、実施例7用の定着ローラとした。このETFE層の表面粗さ(Rz)は、3.5μmであった。
実施例6におけるPTFEの膜厚が18μmになるよう調整した以外は実施例6と同様にして定着ローラを作製した。このETFE層の表面粗さ(Rz)は、3.5μmであった。
実施例6における多孔質ポリイミドシートの替わりに孔径0.08μm,表面粗さ(Rz)0.4μm,孔面積の割合20%の導電性多孔質ポリイミドシート上に離型層としてPFAの膜厚が8μmになるよう調整した以外は、実施例6と同様にして定着ローラを作製した。
1)離型層接着剥離の有無
2)定着画像
3)定着ベルト上へのトナーの固着
「定着画像」及び「定着ベルト上へのトナーの固着」の評価は、ランク付けにて評価し、ランク1から5まで大きくなるに従い、より良好であることを示す。また、OKレベルはランク3以上である。
2 フッ素樹脂化合物
3 多孔質樹脂
4 定着ベルト
4a 基材
4b 弾性層
4c 多孔質樹脂層
4d フッ素樹脂化合物層
5 トナー像
6 溶融トナー像
7 定着トナー像
8 感光ドラム
9 加熱源
10 加圧ローラ
11 駆動ローラ
12 帯電ローラ
13 記録媒体
14 ヒーター源
15 PFA層
16 PFAと多孔質樹脂の混合層
17 多孔質樹脂層
Claims (9)
- 多孔質表面を有するエンジニアリングプラスチック樹脂の第1層と、
該多孔質表面に密着して積層されたフッ素樹脂化合物の第2層と、
を有する樹脂組成物であって、
前記第1層の多孔質表面が、平均孔径が0.1μm以上10μm以下の複数の独立孔を有しており、前記第2層のフッ素樹脂化合物が前記多孔質表面の独立孔中に含浸して積層されている
ことを特徴とする樹脂組成物。 - 前記多孔質表面における平均表面粗さ(Rz)が0.5μm以上5μm以下である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記多孔質表面における表面積に占める孔面積の割合が30%以上60%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- 前記フッ素樹脂化合物が四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン・四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、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・四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂(FEP)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体・四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド・フッ素ビニリデン樹脂(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン・三フッ化塩化エチレン樹脂(PCTFE)の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 前記フッ素樹脂化合物の膜厚が10μm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 前記フッ素樹脂化合物の表面粗さ(Rz)が5μm以下であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂基材が、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂の少なくとも一つからなること特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 請求項1から7のいずれかに記載の樹脂組成物が基材上に積層されている電子写真用の転写部材。
- 請求項1から7のいずれかに記載の樹脂組成物が、導電制御剤を重量パーセントで1%以上30%以下含むことを特徴とする電子写真用の加熱定着部材。
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