JP4410918B2 - Heat-shrinkable tube for heat-fixing roll coating and heat-fixing roll - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加熱定着ロールの製造に用いられる加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機等の電子写真式画像形成装置は、感光ドラム上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー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定着させるための定着ユニットを備える。定着ユニットは、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定着させる。
【０００３】
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。かかるフッ素樹脂被覆は、フッ素樹脂の粉体塗料やディスパージョン塗料をロール表面に塗布した後、焼成することによって形成される。しかしながら、フッ素樹脂粉体塗料をロールに適用するには静電吹き付け法が用いられるが、塗料の塗着率が低くなり、また、ディスパージョン塗料は分散液を揮発させるための工程が必要となり、生産性が低下する。
【０００４】
これに対し、フッ素樹脂製の熱収縮性チューブをロールに被覆し、これを収縮させてロールに密着させた後、焼成するという方法も知られている。ここで用いられる熱収縮性チューブは、厚みが５０μｍ程度で、横方向に１０％程度収縮するというものである。これらの熱収縮性チューブに用いられるフッ素樹脂としては、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（以下、ＰＦＡ樹脂と称することがある）が好ましく用いられる。同樹脂は連続使用可能温度が２６０℃と他の熱可塑性フッ素樹脂に比べ高く、また、高温での耐クリープ性にも優れている。
【０００５】
ところで、電子写真式画像形成装置に要求される性能の一つとして、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より短いということが挙げられる。加熱定着ロール表面を被覆する樹脂層の厚みはウォームアップ時間に大きな影響を与えており、いうまでもなく、薄く、伝熱距離が短い樹脂層ほどウォームアップ時間は短縮される。さらに、樹脂層が薄いほど、熱定着ロール表面を温度制御するにあたりオーバーシュートを少なくでき電力消費量を削減できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記したような状況の下、ＰＦＡ樹脂からなり、厚みが薄い熱収縮性チューブを得ようと検討を重ねた。しかしながら、熱収縮性チューブの厚みを薄くすると、結晶化度が高いというＰＦＡ樹脂の特性によるものか、厚みの厚い熱収縮性チューブを用いた場合には発生しなかったような欠陥が発生するようになった。すなわち、薄い熱収縮性チューブは、これを熱収縮させる際に、エアーを噛み込んだり、皺が入ったり、また裂けを生じるという問題が生じた。
【０００７】
本発明はこのような状況に鑑みなされたもので、厚みが十分に薄い故に得られる加熱定着ロールのウォームアップ時間を短縮し得、しかも厚みが十分に薄いにも拘わらず欠陥の発生が最小限に抑制された加熱定着ロールを与えることができる加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を行った。その結果、ＰＦＡ樹脂からなる熱収縮性チューブの収縮率を横方向ばかりでなく、縦方向においても制御することにより、２０μｍ以下と非常に薄いものでありながら、欠陥の発生を最小限に抑制し得る熱収縮性チューブが得られることを見いだした。本発明は、この知見に基づく。
【０００９】
すなわち、本発明は、テトラフルオロエチレン単位とパーフルオロアルキルビニルエーテル単位を含有するフッ素樹脂を含む熱可塑性フッ素樹脂系成形材料からインフレーション成形により得られるチューブをチューブラー延伸して得られる加熱定着ロール被覆のための熱収縮性チューブであって、平均厚みが２０μｍ以下であり、しかも２９０℃の雰囲気に３分間保った後の収縮率が、縦方向で５〜８％、横方向で５〜１５％であることを特徴とする加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブを提供する。
【００１０】
本発明において、被覆すべきロールの外径をｄとした場合、本発明のチューブの内径は、０．９５ｄ〜１．０５ｄの範囲にあることが好ましい。これにより、ロールとこれを被覆する熱収縮性チューブとを備え、前記熱収縮性チューブが、本発明の加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブであり、前記ロールの外径をｄとした場合、チューブの内径が、０．９５ｄ〜１．０５ｄの範囲にあることを特徴とする加熱定着ロールが提供される。
【００１１】
また、本発明のチューブは、その周方向の厚みを長さ方向に沿って測定した値の平均値をｔ、標準偏差をσとした場合、下式：
Ｃp＝２×０．４ｔ／６σ
で求められる両側規格値Ｃpが１．３３以上であることが好ましい。
【００１２】
本発明の特に好ましい態様において、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インフレーション成形および延伸加工を経て形成され、平均厚みが１０〜２０μｍであり、２９０℃の空気雰囲気中に３分間保持した後の収縮率が、縦方向で５〜８％であり、横方向で６〜８％であることを特徴とする加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブが提供される。
【００１３】
このように本発明により特定のフッ素樹脂系成形材料からなる加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブの縦方向、横方向の熱収縮性を特定範囲内に設定することにより、従来の厚みの厚いＰＦＡ樹脂製加熱定着ロール被覆用チューブを用いた場合に比べ格段に欠陥率が高かった厚みの薄い熱収縮性チューブを用いて加熱定着ロールを製造する際に、欠陥率が大幅に低下するのである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明の加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブは、テトラフルオロエチレン単位とパーフルオロアルキルビニルエーテル単位を含有するフッ素樹脂を含む熱可塑性フッ素樹脂系成形材料をインフレーション成形したチューブを延伸加工して得られるものである。
【００１５】
本発明で使用するテトラフルオロエチレン単位とパーフルオロアルキルビニルエーテル単位を含有するフッ素樹脂（以下、ＰＦＡ系樹脂という）には、ＰＦＡ樹脂やその不安定末端基を−ＣＦ3 基に変換した変性ＰＦＡ樹脂が含まれる。これらＰＦＡ系樹脂は、三井・デュポンフロロケミカル（株）からテフロンＰＦＡ３５０−Ｊ、テフロンＰＦＡ４４０ＨＰ−Ｊ、テフロンＰＦＡ４５０ＨＰ−Ｊ、テフロンＰＦＡ４４１ＨＰ−Ｊ、テフロンＰＦＡ４５１ＨＰ−Ｊという商品名で市販されている。これら樹脂は連続使用可能温度が２６０℃と他の熱可塑性フッ素系樹脂に比べ高く、また、高温での耐クリープ性に優れている。従って、加熱定着ロール等高温で使用されるロールの被覆材として最適なものである。
【００１６】
本発明で使用する熱可塑性フッ素樹脂系成形材料は、上記ＰＦＡ系樹脂からなることが好ましいが、ＰＦＡ系樹脂に加えて、本発明の目的を損なわない範囲で、他の熱可塑性フッ素系合成樹脂や導電性フィラー、その他の添加剤を配合してもよい。他の熱可塑性フッ素系合成樹脂の例を挙げると、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）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）等である。導電性フィラーの例を挙げると、カーボンブラック、グラフト化カーボンブラック、有機導電剤等である。他の熱可塑性フッ素樹脂は、これを用いる場合、ＰＦＡ系樹脂の重量に対して、通常、１０重量％以下の割合で使用することができる。導電性フィラーは、これを用いる場合、ＰＦＡ系樹脂の重量に対して、通常、１０重量％以下の割合で使用することができる。
【００１７】
本発明の加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブは、平均厚みが２０μｍ以下であるが、より好ましくは、１０〜２０μｍの厚さを有する。このように薄い平均厚みを有することにより、本発明の加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブを用いて製造される加熱定着ロールはウォームアップ時間が大きく短縮され得るのみならず、電力消費量を削減できるものとなる。
【００１８】
また、本発明の加熱定着ロール被覆用チューブは、２９０℃の雰囲気に３分間保った後の収縮率が縦方向（以下、ＭＤと称することがある）で２〜１０％、横方向（以下、ＴＤと称することがある）で５〜１５％の範囲内にあるように設定されている。ここで、収縮率の測定は、２００ｍｍの長さのチューブを長手方向に切り開いて矩形のフィルムとし、これを２９０℃のオーブンに３分間保った後に取り出し、ＭＤとＴＤの寸法変化を測定することによって求めるものである。すなわち、各方向の熱収縮前の寸法をＬ0、熱収縮後の寸法をＬ1としたとき、収縮率（ＳＦ）（％）は、式：
ＳＦ＝［（Ｌ0−Ｌ1）／Ｌ0］×１００
で求められる。オーブン中の雰囲気は、通常、空気である。
【００１９】
ＭＤの収縮率が２％未満であると、熱収縮時にチューブの縦方向にたるみを生じ、この結果、ロール表面に形成されるチューブ層にリング状の皺が現れるようになり好ましくなく、逆にＭＤの収縮率が１０％を超えると、熱収縮時にチューブとロール端部との間で摩擦を伴う滑りを生じ、この部分で細かいエアー溜まりが形成されたり傷を生じる結果、ロール端部に形成されるチューブ層においてエアーを噛み込んだ部分が生じたり、傷が残存するという問題（ロール端部欠陥）があり好ましくない。他方、ＴＤの収縮率が５％未満であるとロール表面に形成されるチューブ層にリング状の皺が現れるようになり好ましくなく、逆にＴＤの収縮率が１５％を超えるとロール表面に形成されるチューブ層に裂けを生じやすくなり好ましくない。本発明において、ＭＤの収縮率は、３〜８％であることが好ましく、５〜８％であることが特に好ましい。また、ＴＤの収縮率は、６〜１０％であることが好ましく、６〜８％であることが特に好ましい。収縮率を本発明の範囲内に設定することにより、平均厚みが２０μｍ以下と非常に薄いにも拘わらず、加熱定着ロールを被覆した際に、欠陥が最小限に抑制されるという予想外の効果が得られる。
【００２０】
本発明の加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブを製造するには、まず本発明の熱可塑性フッ素樹脂系成形材料をインフレーション押出成形し、未延伸チューブを得る。ついで、この未延伸チューブをチューブラー延伸装置を用いて延伸する。これらの成形および延伸の操作は連続して行ってもよいし、別途に行ってもよい。また、チューブラー延伸は同時二軸延伸であってもよいし、逐次二軸延伸であってもよい。これらの延伸操作を行う装置としては、特公昭４４−２１６７９号公報、特公昭５６−５１８９２号公報等に記載された公知の装置が使用可能である。このような装置を用いて未延伸チューブをチューブラー延伸し、前記したような特性を有する加熱定着ロール被覆用チューブを製造する。
【００２１】
チューブラー延伸に際し、チューブが所定の収縮率を有するようにするために、チューブラー延伸の条件を設定する。具体的には、ＭＤの収縮率は、延伸部に導入する未延伸チューブの速度と延伸部から離脱してゆく延伸チューブの速度の比（縦方向延伸倍率）で制御するようにする。前記した収縮特性を有する加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブを得るためには、縦方向延伸倍率を０．９８〜１．０５倍、より好ましくは１．０１〜１．０４倍の範囲内に設定することが望ましい。他方、ＴＤの収縮率は、未延伸チューブの径と、延伸チューブの径の比（横方向延伸倍率）で制御するようにする。前記した収縮特性を有する加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブを得るためには、横方向延伸倍率を１．０５〜１．１５倍、より好ましくは１．０６〜１．０９倍の範囲内に設定することが望ましい。なお、チューブラー延伸を行う雰囲気温度はＰＦＡ系樹脂が急激に弾性率を低下させる温度から同樹脂の結晶化温度までの範囲内に設定される。通常、延伸温度は、１８０℃から２８０℃までの範囲内である。
【００２２】
また、本発明の加熱定着ロール被覆用チューブの内径は、被覆すべきロールの外径をｄとしたとき、好ましくは０．９５ｄ〜１．０５ｄの範囲内に、より好ましくは０．９６ｄ〜１．１ｄの範囲内に、さらに好ましくは０．９７ｄ〜１．００ｄの範囲内にあることが望ましい。加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブの内径と被覆すべきロールの外径がこの関係であると、チューブを熱収縮させる際に、チューブとロールとが十分な力で密着するため、ロールとチューブの間にエアーを噛み込んでしまうことによる欠陥が発生することをより効果的に防止できる。
【００２３】
さらに、本発明の加熱定着ロール被覆用チューブは、チューブの周方向の厚みを長さ方向に沿って測定した値の平均値をｔ、標準偏差をσとした場合、下式：
Ｃp＝２×０．４ｔ／６σ
で求められる両側規格値Ｃpが１．３３以上であることが望ましい。Ｃpが１．３３以上であることにより、チューブを熱収縮させる際、チューブに割れ等の欠陥が発生する割合がより一層低減される。
【００２４】
なお、チューブの厚みは、チューブの周方向の厚みを５ｍｍ以内の間隔で測定し、さらにこれをチューブの長さ方向に２０ｍｍ以内の間隔毎に繰り返すことにより求める。
【００２５】
本発明の熱収縮性チューブにより被覆される加熱定着ロールは、電子写真式画像形成装置における通常の加熱定着ロールであり得、ヒータ等の加熱手段を内蔵している。そのような加熱定着ロールは、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属からなる円筒体であり、この金属円筒体の表面に合成ゴム被覆層が設けられていることもある。いずれの場合にも、本発明の熱収縮性チューブは、得られる加熱定着ロールの最外層を構成する。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。なお、ＰＦＡ樹脂としては、三井・デユポンフロロケミカル株式会社製の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であるテフロンＰＦＡ３５０−Ｊ（商品名）を用いた。また、チューブの収縮率は次のようにして求めた。
【００２７】
２００ｍｍに切り出したチューブを矩形に開き、ＭＤとＴＤの寸法Ｌ0をそれぞれ測定する。次いでこれを、２９０℃のオーブンに３分間保った後取り出し、ＭＤとＴＤの熱収縮後の寸法Ｌ1をそれぞれ測定する。そして、ＭＤとＴＤの収縮率を算式：［（Ｌ0−Ｌ1）／Ｌ0］×１００により求める。
【００２８】
また、両側規格値Ｃpは、２００ｍｍに切り出したチューブを矩形に開き、チューブの周方向の厚みを５ｍｍの間隔で測定し、さらにこれをチューブの長さ方向に２０ｍｍの間隔毎に繰り返すことによって測定した厚みのデータを集計して厚み平均値ｔ、標準偏差σを求め、算式Ｃp＝２×０．４ｔ／６σから算出する。
【００２９】
実施例１〜４、比較例０〜３
φ２５ｍｍのサーキューラーダイスを備えたφ２５ｍｍの押出機のホッパーからＰＦＡを投入し、加工温度３７０℃で成形し、表１に示された内径を有し、厚みが約１７μｍのチューブを押出すとともに、１８０℃に加温された延伸炉に導入し、表１に示す条件でチューブラー延伸を行った。
【００３０】
このようにして得られた加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブを、フッ素樹脂塗料用プライマーにより表面処理されたφ６０ｍｍ、長さ３００ｍｍのロールに各々５０本被覆し、３００℃で熱収縮させた。次いで、３８０℃に保たれた電気炉内で焼成した。このようにして得られたロールを目視により検品し、欠陥率を求めた。この結果を表１に併記する。
【００３１】
【表１】
なお、表１において、リング状の皺とは、熱収縮時にチューブの縦方向にたるみを生じ、この結果、ロール表面形成されるＰＦＡ樹脂層にリング状の皺が現れる欠陥であり、ロール端部欠陥とは、熱収縮時にチューブとロール端部との間で摩擦を伴う滑りを生じ、この部分で細かいエアー溜まりが形成されたり傷を生じる結果、ロール端部に形成されるＰＦＡ樹脂層においてエアーを噛み込んだ部分が生じたり、傷が残存するという欠陥であり、裂けとは、熱収縮時にチューブに亀裂が入る欠陥である。
【００３３】
表１より、本発明で示された熱収縮特性を有する実施例１〜４の加熱定着ロール被覆用チューブは、ロールへの被覆、熱収縮、焼成の各工程を経た後に欠陥の発生する率が少ないことが明らかである。これに対して、ＴＤの収縮率が１６．５％と本発明で示された値よりも大きい比較例１のチューブは裂けを生じ易く欠陥率が大きなものとなっている。逆に、ＴＤの収縮率が４．４％と本発明で示された値よりも小さい比較例２のチューブは、ロールの周方向にリング状の皺を生じ易く欠陥率が大きなものとなっている。
【００３４】
一方、ＭＤの収縮率が１．０％と本発明で示された値よりも小さい比較例３のチューブは、ロールの周方向にリング状の皺を生じ易く欠陥率が大きなものとなっている。
【００３５】
参考例１
実施例１で得られた加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブ（内径φ５９ｍｍ）をフッ素樹脂塗料用プライマーにより表面処理されたφ５０ｍｍ、長さ３００ｍｍのロールに各々５０本被覆し、３００℃で熱収縮させた。次いで、３８０℃に保たれた電気炉内で焼成した。このようにして得られたロールを目視により検品し、欠陥率を求めた。この結果欠陥率は１０％であった。欠陥内容は、収縮させる際に噛み込んだエアーに起因する皺がほとんどであった。
【００３６】
外径φ６０mmのロールに内径φ５９mmの加熱定着ロール被覆用チューブ実施例１と、参考例１との比較により、被覆すべきロールの径をｄとしたとき、０．９５ｄ〜１．１０ｄの範囲の内径を有する加熱定着ロール被覆用チューブを用いることが不良率の低減という意味からより好ましいことがわかる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウォームアップ時間を短縮し得る加熱定着ロールを欠陥の発生を最小限に抑制しつつ製造することができる加熱定着ロール被覆用熱収縮性チューブが提供される。本発明の加熱定着ロール被覆用チューブは、このような特長を生かして加熱定着ロールの表面被覆のために好適に用いられるものである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat-shrinkable tube for covering a heat-fixing roll used for manufacturing a heat-fixing roll.
[0002]
[Prior art]
An electrophotographic image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine includes a developing unit for forming a toner image by attaching toner to an electrostatic latent image formed on a photosensitive drum, and a toner image formed on the photosensitive drum. A transfer unit for transferring the toner image onto the recording paper, and a fixing unit for fixing the toner image transferred onto the recording paper onto the recording paper. The fixing unit inserts a recording paper carrying an unfixed toner image between the pressure roll and the heat fixing roll, and applies heat from the heat fixing roll under pressure to fix the toner image.
[0003]
Since the toner at the time of fixing is sticky, the surface of the fixing roll in contact with the toner may be coated with a fluororesin having excellent toner detachability for the purpose of preventing the toner from adhering. Generally done. Such a fluororesin coating is formed by applying a fluororesin powder coating or a dispersion coating to the roll surface and then baking. However, an electrostatic spray method is used to apply the fluororesin powder coating to the roll, but the coating rate of the coating is low, and the dispersion coating requires a process for volatilizing the dispersion, Productivity decreases.
[0004]
On the other hand, a method is also known in which a heat-shrinkable tube made of a fluororesin is coated on a roll, and this is shrunk and adhered to the roll, followed by firing. The heat-shrinkable tube used here has a thickness of about 50 μm and shrinks by about 10% in the lateral direction. As the fluororesin used for these heat-shrinkable tubes, a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether (hereinafter sometimes referred to as PFA resin) is preferably used. This resin has a continuous useable temperature of 260 ° C., which is higher than that of other thermoplastic fluororesins, and is excellent in creep resistance at high temperatures.
[0005]
Incidentally, one of the performances required for the electrophotographic image forming apparatus is that the time from when the power is turned on until the surface of the heat fixing roll reaches a predetermined temperature, the so-called warm-up time, is shorter. The thickness of the resin layer covering the surface of the heat-fixing roll has a great influence on the warm-up time. Needless to say, the thinner the resin layer having a shorter heat transfer distance, the shorter the warm-up time. Furthermore, the thinner the resin layer, the less overshoot can be achieved and the power consumption can be reduced when the temperature of the heat fixing roll surface is controlled.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Under the circumstances described above, the present inventors have repeatedly studied to obtain a heat-shrinkable tube made of PFA resin and having a small thickness. However, if the thickness of the heat-shrinkable tube is reduced, defects such as those caused by the characteristics of the PFA resin that have a high degree of crystallinity or a thick heat-shrinkable tube may occur. Became. That is, the thin heat-shrinkable tube has a problem in that when it is heat-shrinked, air is bitten, wrinkles enter, and tearing occurs.
[0007]
The present invention has been made in view of such a situation, and can reduce the warm-up time of the heat fixing roll obtained because the thickness is sufficiently thin, and the occurrence of defects is minimized even though the thickness is sufficiently thin. It is an object of the present invention to provide a heat-shrinkable tube for covering a heat-fixing roll, which can provide a heat-fixing roll suppressed in the above.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have intensively studied to solve the above problems. As a result, by controlling the shrinkage rate of the heat-shrinkable tube made of PFA resin not only in the horizontal direction but also in the vertical direction, the occurrence of defects can be minimized while being as thin as 20 μm or less. It has been found that a heat shrinkable tube is obtained. The present invention is based on this finding.
[0009]
That is, the present invention relates to a heat fixing roll coating obtained by tubular stretching a tube obtained by inflation molding from a thermoplastic fluororesin-based molding material containing a fluororesin containing a tetrafluoroethylene unit and a perfluoroalkyl vinyl ether unit. The heat shrinkable tube has an average thickness of 20 μm or less, and the shrinkage after maintaining in an atmosphere of 290 ° C. for 3 minutes is 5-8 % in the vertical direction and 5-15% in the horizontal direction. There is provided a heat-shrinkable tube for covering a heat fixing roll.
[0010]
In the present invention, when the outer diameter of the roll to be coated is d, the inner diameter of the tube of the present invention is preferably in the range of 0.95d to 1.05d. Thereby, comprising a roll and a heat-shrinkable tube covering the roll, the heat-shrinkable tube is a heat-shrinkable tube for heat-fixing roll coating of the present invention, and when the outer diameter of the roll is d, There is provided a heat-fixing roll characterized in that the inner diameter of the tube is in the range of 0.95d to 1.05d.
[0011]
The tube of the present invention has the following formula when the average value of the values measured in the circumferential direction along the length direction is t and the standard deviation is σ:
C p = 2 × 0.4t / 6σ
Sides standard value C p sought is preferably not greater than 1.33.
[0012]
In a particularly preferred embodiment of the present invention, it is formed from a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether through inflation molding and stretching, and has an average thickness of 10 to 20 μm, and in an air atmosphere at 290 ° C. for 3 minutes. A heat-shrinkable tube for covering a heat fixing roll is provided, wherein the shrinkage ratio after holding is 5 to 8% in the vertical direction and 6 to 8% in the horizontal direction.
[0013]
Thus, by setting the heat shrinkability in the longitudinal and transverse directions of the heat-shrinkable tube for heat-fixing roll coating made of a specific fluororesin-based molding material within the specified range according to the present invention, the conventional thick PFA When a heat fixing roll is manufactured using a heat-shrinkable tube having a thin thickness, which has a remarkably high defect rate as compared with the case where a resin heat fixing roll coating tube is used, the defect rate is greatly reduced.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail below.
The heat-shrinkable tube for heat-fixing roll coating of the present invention is obtained by stretching a tube obtained by blow-molding a thermoplastic fluororesin-based molding material containing a fluororesin containing a tetrafluoroethylene unit and a perfluoroalkyl vinyl ether unit. Is.
[0015]
The fluororesin (hereinafter referred to as PFA resin) containing tetrafluoroethylene units and perfluoroalkyl vinyl ether units used in the present invention includes PFA resins and modified PFA resins obtained by converting their unstable terminal groups to —CF 3 groups Is included. These PFA resins are commercially available from Mitsui DuPont Fluorochemical Co., Ltd. under the trade names Teflon PFA350-J, Teflon PFA440HP-J, Teflon PFA450HP-J, Teflon PFA441HP-J, and Teflon PFA451HP-J. These resins have a continuous usable temperature of 260 ° C., which is higher than that of other thermoplastic fluororesins, and are excellent in creep resistance at high temperatures. Therefore, it is optimal as a coating material for rolls used at high temperatures such as heat fixing rolls.
[0016]
The thermoplastic fluororesin-based molding material used in the present invention is preferably composed of the above-mentioned PFA-based resin, but in addition to the PFA-based resin, other thermoplastic fluorine-based synthetic resins are within the range not impairing the object of the present invention. , Conductive fillers, and other additives may be blended. Examples of other thermoplastic fluorine-based synthetic resins include tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), polychlorotriethylene. Fluoroethylene (PCTFE) and the like. Examples of the conductive filler include carbon black, grafted carbon black, and organic conductive agent. When using this, other thermoplastic fluororesin can be normally used in the ratio of 10 weight% or less with respect to the weight of PFA-type resin. When the conductive filler is used, it can be generally used at a ratio of 10% by weight or less with respect to the weight of the PFA resin.
[0017]
The heat-shrinkable tube for heat fixing roll coating of the present invention has an average thickness of 20 μm or less, and more preferably has a thickness of 10 to 20 μm. By having such a thin average thickness, the heat-fixing roll manufactured using the heat-shrinkable tube for heat-fixing roll coating of the present invention not only can greatly reduce the warm-up time, but also reduces power consumption. It will be possible.
[0018]
In addition, the heat fixing roll coating tube of the present invention has a shrinkage ratio of 2 to 10% in the vertical direction (hereinafter sometimes referred to as MD) and a horizontal direction (hereinafter referred to as MD) after being kept in an atmosphere of 290 ° C. for 3 minutes. (Sometimes referred to as TD) in the range of 5 to 15%. Here, the shrinkage rate is measured by cutting a 200 mm long tube in the longitudinal direction to form a rectangular film, keeping it in an oven at 290 ° C. for 3 minutes, taking it out, and measuring the dimensional change of MD and TD. Is what you want. That is, when the dimension before heat shrinkage in each direction is L 0 and the dimension after heat shrinkage is L 1 , the shrinkage rate (SF) (%) is expressed by the formula:
SF = [ (L 0 −L 1 ) / L 0 ] × 100
Is required. The atmosphere in the oven is usually air.
[0019]
When the shrinkage of MD is less than 2%, slack is generated in the longitudinal direction of the tube during heat shrinkage. As a result, ring-shaped wrinkles appear on the tube layer formed on the roll surface, which is not preferable. If the shrinkage ratio of MD exceeds 10%, slipping with friction occurs between the tube and the roll end during heat shrinkage, and a fine air pool is formed or scratches are formed at this part. In the tube layer, there is a problem that a portion in which air is bitten is formed or a scratch remains (roll end defect), which is not preferable. On the other hand, if the shrinkage rate of TD is less than 5%, ring-like wrinkles appear in the tube layer formed on the roll surface, and conversely, if the shrinkage rate of TD exceeds 15%, it forms on the roll surface. It is not preferable because the tube layer is easily cracked. In the present invention, the shrinkage ratio of MD is preferably 3 to 8%, and particularly preferably 5 to 8%. Moreover, it is preferable that the shrinkage rate of TD is 6 to 10%, and it is especially preferable that it is 6 to 8%. By setting the shrinkage rate within the range of the present invention, an unexpected effect that defects are suppressed to a minimum when the heat-fixing roll is coated even though the average thickness is as thin as 20 μm or less. Is obtained.
[0020]
In order to produce the heat-shrinkable tube for heat fixing roll coating of the present invention, first, the thermoplastic fluororesin-based molding material of the present invention is blown by extrusion to obtain an unstretched tube. Next, the unstretched tube is stretched using a tubular stretching apparatus. These molding and stretching operations may be performed continuously or separately. Further, the tubular stretching may be simultaneous biaxial stretching or sequential biaxial stretching. As an apparatus for performing these stretching operations, known apparatuses described in Japanese Patent Publication No. 44-21679, Japanese Patent Publication No. 56-51892 and the like can be used. Using such an apparatus, the unstretched tube is tubular-stretched to produce a heat fixing roll coating tube having the above-described characteristics.
[0021]
In the tubular stretching, the tubular stretching conditions are set so that the tube has a predetermined shrinkage rate. Specifically, the shrinkage rate of MD is controlled by the ratio (longitudinal stretch ratio) of the speed of the unstretched tube introduced into the stretched portion and the speed of the stretched tube that is detached from the stretched portion. In order to obtain a heat-shrinkable tube for heat-fixing roll coating having the shrinkage characteristics described above, the longitudinal stretching ratio is in the range of 0.98 to 1.05 times, more preferably 1.01 to 1.04 times. It is desirable to set. On the other hand, the shrinkage ratio of TD is controlled by the ratio of the diameter of the unstretched tube and the diameter of the stretched tube (lateral stretching ratio). In order to obtain a heat-shrinkable tube for covering a heat fixing roll having the shrinkage property described above, the transverse stretch ratio is in the range of 1.05 to 1.15 times, more preferably 1.06 to 1.09 times. It is desirable to set. Note that the ambient temperature at which the tubular stretching is performed is set within a range from the temperature at which the PFA-based resin sharply decreases the elastic modulus to the crystallization temperature of the resin. Usually, the stretching temperature is in the range from 180 ° C to 280 ° C.
[0022]
The inner diameter of the heat fixing roll coating tube of the present invention is preferably in the range of 0.95d to 1.05d, more preferably 0.96d to 1, where d is the outer diameter of the roll to be coated. It is desirable that it be within the range of .1d, more preferably within the range of 0.97d to 1.00d. When the inner diameter of the heat-shrinkable tube for heat fixing roll coating and the outer diameter of the roll to be coated are in this relationship, the tube and the roll are in close contact with each other with sufficient force when the tube is thermally contracted. It is possible to more effectively prevent the occurrence of defects due to air being caught between the two.
[0023]
Further, in the heat fixing roll coating tube of the present invention, when the average value of the values measured in the circumferential direction of the tube along the length direction is t and the standard deviation is σ, the following formula:
C p = 2 × 0.4t / 6σ
It is desirable that the two-sided standard value C p obtained in (1) is 1.33 or more. By C p is 1.33 or more, when causing the tubing to heat shrinkage, rate of defects such as cracks in the tube occurs is further reduced.
[0024]
In addition, the thickness of the tube is obtained by measuring the thickness in the circumferential direction of the tube at intervals of 5 mm or less, and further repeating this at intervals of 20 mm or less in the length direction of the tube.
[0025]
The heat-fixing roll covered with the heat-shrinkable tube of the present invention can be a normal heat-fixing roll in an electrophotographic image forming apparatus, and incorporates heating means such as a heater. Such a heat fixing roll is a cylindrical body made of a metal such as aluminum or an aluminum alloy, and a synthetic rubber coating layer may be provided on the surface of the metal cylindrical body. In any case, the heat-shrinkable tube of the present invention constitutes the outermost layer of the obtained heat-fixing roll.
[0026]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. As the PFA resin, Teflon PFA350-J (trade name), which is a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer manufactured by Mitsui-DuPont Fluorochemical Co., Ltd., was used. Further, the shrinkage rate of the tube was determined as follows.
[0027]
The tube cut out to 200 mm is opened in a rectangle, and the dimension L 0 of MD and TD is measured. Next, this is kept in an oven at 290 ° C. for 3 minutes and then taken out, and the dimension L 1 after thermal shrinkage of MD and TD is measured. Then, the shrinkage rate of MD and TD is obtained by the formula: [(L 0 −L 1 ) / L 0 ] × 100.
[0028]
Further, the standard value C p on both sides is obtained by opening a tube cut out to 200 mm in a rectangular shape, measuring the circumferential thickness of the tube at intervals of 5 mm, and repeating this at intervals of 20 mm in the length direction of the tube. The measured thickness data is aggregated to obtain a thickness average value t and standard deviation σ, and calculated from the formula C p = 2 × 0.4t / 6σ.
[0029]
Examples 1 to 4 and Comparative Examples 0 to 3
PFA is fed from a hopper of a φ25 mm extruder equipped with a φ25 mm circular die, molded at a processing temperature of 370 ° C., and a tube having an inner diameter shown in Table 1 and a thickness of about 17 μm is extruded. Then, it was introduced into a stretching furnace heated to 180 ° C., and tubular stretching was performed under the conditions shown in Table 1.
[0030]
The thus obtained heat-shrinkable tube for heat-fixing roll coating was coated on 50 rolls each having a diameter of 60 mm and a length of 300 mm, which were surface-treated with a primer for a fluororesin coating material, and heat-shrinked at 300 ° C. Then, it was fired in an electric furnace maintained at 380 ° C. The roll thus obtained was visually inspected to determine the defect rate. The results are also shown in Table 1.
[0031]
[Table 1]
In Table 1, a ring-shaped wrinkle is a defect that causes slack in the longitudinal direction of the tube during heat shrinkage, and as a result, a ring-shaped wrinkle appears in the PFA resin layer formed on the roll surface, A defect is a slip with friction between the tube and the roll end during heat shrinkage, and as a result of forming a fine air pool or scratching in this part, air is generated in the PFA resin layer formed at the roll end. This is a defect in which a portion biting is formed or a scratch remains, and tearing is a defect in which a tube cracks during heat shrinkage.
[0033]
From Table 1, the heat-fixing roll coating tubes of Examples 1 to 4 having the heat shrinkage characteristics shown in the present invention have a defect generation rate after the roll coating, heat shrinkage, and firing processes. Clearly less. In contrast, the tube of Comparative Example 1 having a TD shrinkage rate of 16.5%, which is larger than the value indicated in the present invention, is liable to tear and has a large defect rate. On the contrary, the tube of Comparative Example 2 in which the shrinkage rate of TD is 4.4%, which is smaller than the value shown in the present invention, easily causes ring-shaped wrinkles in the circumferential direction of the roll and has a large defect rate. Yes.
[0034]
On the other hand, the tube of Comparative Example 3 having a MD shrinkage rate of 1.0%, which is smaller than the value indicated in the present invention, easily causes ring-shaped wrinkles in the circumferential direction of the roll and has a large defect rate. .
[0035]
Reference example 1
The heat-shrinkable tube for heat-fixing roll coating obtained in Example 1 (inner diameter: φ59 mm) was coated on 50 rolls of φ50 mm and length of 300 mm, each surface-treated with a primer for fluororesin paint, and heat-shrinked at 300 ° C. I let you. Then, it was fired in an electric furnace maintained at 380 ° C. The roll thus obtained was visually inspected to determine the defect rate. As a result, the defect rate was 10%. The content of the defect was mostly wrinkles due to the air that was caught during the contraction.
[0036]
According to a comparison between tube example 1 for heat fixing roll coating with an inner diameter of φ59 mm and a reference example 1 on a roll with an outer diameter of φ60 mm, the diameter of the roll to be coated is in the range of 0.95d to 1.10d. It can be seen that it is more preferable to use a heat fixing roll coating tube having an inner diameter from the viewpoint of reducing the defect rate.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a heat-shrinkable tube for covering a heat-fixing roll, which can manufacture a heat-fixing roll that can shorten the warm-up time while minimizing the occurrence of defects. The The heat fixing roll coating tube of the present invention is suitably used for coating the surface of the heat fixing roll taking advantage of such features.
Claims (4)
Ｃp＝２×０．４ｔ／６σWhen the average value of the values measured along the length of the tube in the circumferential direction is t and the standard deviation is σ, the two-sided standard value C p obtained by the following equation is 1.33 or more. The heat-shrinkable tube for heat-fixing roll coating according to claim 1 or 2.
C p = 2 × 0.4t / 6σ
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